高分子压电材料的压电传感器优化设计

高分子材料具有很好的压电性，这类材料不脆，可构成大面积阵列器件，这些特性是前面介绍的压电材料所不能比拟的。例如聚偏氟乙烯（PVDF或PVF2）就是一种高分子压电材料。

PVDF具有很强的压电性和强热释电性，是一种新型高分子物性型传感材料，它与微电子技术结合，可制成多功能传感元件，而与压电陶瓷等材料结合，开拓了复合材料的新领域，已研制出了多种用途的传感器，如压力、加速度、温度、声和无损检测，尤其在生物医学领域获得了广泛应用。

PVDF与无机压电和热电材料相比具有很多优点。PVDF的压电系数远远大于常规压电材料，柔性好，易加工，适于做大面积的传感阵列器件。

PVDF薄膜首先用于电声器件，因为它具有柔性且可做得很薄，所以可制成自身为振动膜的全驱动型电声换能器，其性能比用无机压电材料做的要优越得多。一般是利用PVDF膜的拉伸或弯曲压电效应，其结构是将压电膜紧固于框架上，后面用有些孔的泡沫塑料顶住，调节塑料的孔度和压力，可以达到绷紧PVDF膜和调节声阻抗匹配的作用。可用作扬声器、耳机和微音器等。

PVDF膜用作生物医学工程的传感器材料是非常合适的，因为它的化学性质稳定、设计灵活方便、机械阻抗低、灵敏度高、频带宽、与人体接触安全舒适，能紧贴体壁，以及它的声阻抗与人体组织的声阻抗十分接近等。因此，广泛地用作脉搏计、血压计、起搏器、生理移植和胎心音探测器等传感元件。(www.xing528.com)

利用直径只有5mm的环形PVDF圈可制成小型加速度传感器，可得到10kHz的平坦响应，并具有压电陶瓷相近的灵敏度。一般是把质量块放在张紧膜上；另一种较好的结构是用二层PVDF膜，质量块放在膜中间；还有一种是像电阻应变片那样把PVDF膜紧贴于悬臂梁两面并串联，而质量块放在梁的端面。此外，尚可用PVDF做应力计、应变仪和压力传感器等。

因为PVDF薄膜柔软，灵敏度高，所以适于做大面积的传感陈列器件。一种模拟人手感觉工作的PVDF触觉传感器已在机器人技术中使用，当PVDF薄膜受力后产生电荷，按电荷量的大小和分布判别物体的形状。

利用PVDF薄膜的热释电效应可制作红外探测器、辐射计和反射计等。也可做成传感阵列器件组成物体方位自动识别系统。