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VDF壓電膜的應用prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office"
PVDF壓電膜的應用相當廣泛。目前，從醫學上使用的精密微細敏感元件到工業上用的各種傳感器。從軍事上應用的聲納到民用的空調器、防盜報警系統等領域，PVDF壓 電膜都顯示出了其優異的性能。它可以用于制作超聲波探頭式診斷儀、血壓計、指脈膊傳感器及心率計；超聲波傳感器、壓力傳感器、機器人的觸覺傳感器、加速度 傳感器、稱重傳感器；水聲探測器、聲納器件；揚聲器、抗噪聲送話器，高保真立體聲耳機、空調器；應力、應變計、流量計、用于特殊場合下的觸摸開關等。此外PVDF壓 電膜除了具有較高的壓電性外，還顯示出熱釋電性，是一種很好的熱電材料，它可以把熱能轉變為電能。可用于防盜、保安報警器、熱釋電紅外傳感器、火災探知 器、光反向傳感器、紅外線掃描器。輻射儀、接近傳感器等各種測控儀器中，至今為止，上述所敘的許多元器件已經在眾多領域開始研制，有些已經進入實際應用階 段，現將有關情況簡要說明一下：
傳感器材料是將一種形式的能量轉換為另一種形式的能量，并被廣泛地應用在傳感探測方面。微處理器應用的巨大增長推動了傳感器在多種應用方面的需求。今天，在180億美元的全球傳感器市場中壓電聚合物傳感器躋身在最快速發展的技術行列之中。像任何其他新技術一樣，在很多應用中，“壓電薄膜”已被考慮用作傳感器的解決方案。自從壓電膜聚合體被發現以來的20年中，這項技術已日趨成熟，實際應用層出不窮，技術的商業化進程正在加速。
本手冊對壓電聚合體技術、術語、特性以及傳感器設計思考等提供了綜述，同時還探索了近年來業已成功開發出來的諸多傳感器的應用項目。
解決獨特的傳感方面問題是我們的應用工程師們特有的實力。我們很高興有機會在您的設計中考慮壓電膜傳感器的應用時為您提供幫助。
背景
“壓電”，希臘語叫做“壓力”電，是在100多年前由Gurie兄弟所發現的。他們發現，石英在電場的作用下會改變其外形尺寸，而相反，當受到機械變形時，則產生出電荷來。這項技術的首次實際應用是由另一位法國人Langevin在1920年實現的，他研究出了一種用于水下聲音的晶體發射器和接收器,即：第一部“聲納”。二次世界大戰前，研究人員發現，有些陶瓷材料在高極化電壓的作用下會產生壓電特性，這一過程類似于鐵性材料的磁化。
到60年代，研究人員就已發現，鯨魚的骨和腱內部存在著微弱的壓電效應。于是開始了對其他有可能具有壓電效應的有機材料的認真探索。1969年，Kawai發現在極化的含氟聚合物、聚偏氟乙烯（PVDF）中有很高的壓電能力。其他材料，如尼龍和PVC，也都表現出壓電效應，但沒有一種能像PVDF及其共聚物一樣呈現那么高的壓電效應。
和其他鐵電材料一樣，PVDF也具有很高的熱電特性，在響應溫度的變化時，可以產生電荷。PVDF對7~20μm波長的紅外能具有很強的吸收性（見圖1），覆蓋了人體熱的相同波長頻譜。因此，PVDF可以制成很有用途的人體運動傳感器以及熱電傳感器用于更為復雜的其他應用如夜視光導攝像管攝像機和激光束成像傳感器。壓電薄膜采用合適的菲涅爾透鏡可
以探測到50英尺以外的人體運動，并已被應用在人造衛星的紅外地平探測器上。
(1) 電聲換能器類
由于PVDF壓 電膜具有相當寬的頻率領域，從甚低頻到千兆赫的工作頻率。利用這一性能，可制成寬頻帶揚聲器，這種揚聲器可在甚低音、甚高音范圍內不失真，而且可以消除機 械噪聲。良好的聲音效果，其應用必將給我國的電聲產業帶來一場大的變革，電聲產品跨上一個新的臺階。還可制成微聲器、傳聲器、高保真立體聲耳機。特別是抗 噪聲送話器，樣品經過幾次改進，已經進入開發生產階段。這種送話器用在電話中，除了通話能被清晰地送出外，其它噪聲均被濾掉；用在電視臺、電臺及記者現場 采訪、現場錄音場合，能排除噪聲干擾，聲音清晰，達到較理想的錄音采訪效果。
(2) 水聲換能器類
PVDF壓電膜具有較高的壓電系數，優良的阻抗匹配。低的聲阻抗可保證超聲波無損傳播，又易于加工成大面積，這些特點用于制造各種類型的水聽器。將這種水聽器用于魚輪對魚群的監測，正在待開發之中，此項研究成果也有很大的市場潛力。
(3) 超聲換能器類
用PVDF壓電膜制成超聲傳感器，應用在5、7.5、10MHz B超診斷儀的環狀及線陣式探頭和20～80MHz工業超聲檢測儀探頭上，與通常使用的PZT(壓電陶瓷)探頭相比在靈敏度和精度上都有較大幅度的提高。用該膜制成的醫用超聲波傳感器結構簡單，靈敏度高，與人體表面機械阻抗匹配很好，如指脈膊計、血壓計、起膊計、心律計、胎兒心音探測器等。上述產品在歐美、日本少數發達地區及國家已經大量使用，目前國內正處于研發階段。
(4) 機電換能器類
在實驗中人們發現PVDF壓電膜作換能器時，每單位體積的輸出功率要比PZT高10倍左右。在電場作用下它所產生的應變比PZT高10倍，這使得它在做機電換能器時也非常有利。國內許多院校科研所利用這一特性，研制開發應用產品，如：方位探測器、電探百葉窗應力計、應彎計、壓電傳感器、加速度計、沖擊探測器、地下爆破監測儀、機械振動探測器、地震研究用應力波監視儀、手提式檢驗器等。
特別值得一提的是：由于PVDF壓 電膜具有機械強度高、柔軟不脆、耐沖擊，不易受水和化學藥品污染，易加工等特點，使傳感器在家電方面應用更為廣泛。應用在電冰箱、室內空調機上的傳感器就 有十幾種，如冰箱用顯示冰箱狀態的傳感器，除霜、結霜傳感器；保持蔬菜新鮮度的濕度傳感器。用在空調機上的穩定性好的長壽命濕度傳感器；結霜傳感器、煤氣 壓力傳感器和空氣流量傳感器等。另外利用其熱(壓)電 效應使得家用傳感器由過去的展望成為今日的現實。如家庭用防災用傳感器和智能傳感器。前者分兩類，一類是檢測煤氣泄露和火災前征兆的煤氣、溫度、煙霧等。 二是用于防止強盜入侵的傳感器。用智能傳感器實現家務勞動自動化和省力化。從社會發展趨勢看，上述產品的應用將具有相當廣泛的前景。
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