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聚酰胺压电性研究进展/刘少兵等
聚酰胺压电性研究进展
刘少兵2,李召鹏,吕振亚,付鹏',刘民英1,赵清香
(1郑州大学材料科学与工程学院,郑州450052:2洛阳理工学院材料科学与工程系,洛阳471023)
摘要回顺了压电聚合物的历史,探讨了不同结构形态聚合物的压电机理,详细综述了脂肪族聚酰胺压电性
能的研究历史和现状,讨论了芳香族聚酰胺及聚酰胺复合薄膜的压电性,最后进一步指出了聚酰胺压电性能的研究
方向。
关键词压电性铁电性聚酰胺
中图分类号:TB332;TQ323
文献标识码:A
Recent Development of Piezoelectric of Polyamide
LIU Shaobing, LI Zhaopeng, LU Zhenya FU Peng, LIU Minying, ZHAO Qingxiang
(1 School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052;2 Department of
Materials Science and Engineering, Luoyang Institute of Science and Technology, Luoyang 471023)
Abstract The history of piezoelectric polymer is reviewed and the mechanism of piezoelectricity is discussed
he development of piezoelectricity in aliphatic polyamide is summarized detailedly. The piezoelectricity of aromatic
olyamide and laminated film are discussed. Finally the research fields are pointed out.
Key words piezoelectric, ferroelectric, polyamide
0引言
聚合物,但是聚酰胺表现出的一系列综合性能使其成为最具
应用潜力的压电聚合物。本文综述了聚酰胺压电性和铁电
某些介电体材料在机械力的作用下发生形变,材料两端性的研究历史和状况。
表面会出现符号相反的東缚电荷,其电荷密度与应力成正
比,这种现象称为正压电效应。反之,称为逆压电效应。自
1聚合物的压电机理
从1880年P. Curie和J. Curic在石英晶体中发现压电性
聚合物包括聚酰胺从聚集态结构上可以分为非晶和结
后,人们陆续在无机物中发现了大量天然和人工的压电单晶聚合物两大类。结晶和非晶聚合物的压电效应具有不同
晶、陶瓷和薄膜?,并制得各种功能和智能器件。早在1924的产生机理,而且在极化稳定性上存在很大差别。但无论结
年, Brain『测试了硬橡胶、密封石蜡、赛璐璐等聚合物的压电晶或非晶压电聚合物在结构上都有以下特点2:(1)存在永
性,并指出了这些材料具有半结晶性的特点。1941年 Martin久分子偶极并达到一定的偶极浓度;(2)偶极子能取向排列;
证明了木头和头发的压电性。此后,以 Bazhenov和 Fukada(3)取向形成后能够保持取向排列;(4)材料受到机械应力时
为代表的研究者对生物高分子的压电性进行了广泛的研能产生较大应变
究。1969年日本的Kawa-对聚偏氟乙烯(PVDF)的压电1.1结晶聚合物的压电机理
性进行了开创性研究。由于PVDF具有很高的压电活性和
结晶性压电聚合物必须具有极性结晶相。许多结晶聚
简单的结构,人们迅速掀起了对PVDF及其共聚物的结构、合物有多种晶型,其中某些晶型具有极性。机械拉伸、退火
性能以及压电机理的研究热潮?。之后人们又陆续发现了处理、高压极化都可以有效诱导微晶区相转变。如尼龙11
具有较高压电活性和澘在应用价值的其他聚合物,主要有亚在不同的制备和热处理方法下可以得到各种不同的晶型。
乙烯基二腈及其共聚物、聚脲、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚研究表明尼龙11有a、8、Y、6、6和γ等多种晶型。在这些晶
酰亚胺等"-。
型中只有δ晶型有压电性和铁电性。δ'为假六方晶型,这种
1980年 Newman等?首次报道了极化后的聚酰胺(尼品型分子链块的堆砌密度较低,有利于偶极子的取向1
龙)11具有压电性,进一步研究发现,聚酰胺不仅压电活性仅拉伸可以提高压电性是因为拉伸高聚物可以使非晶区定向
次于PVDF,而且表现出良好的高温稳定性。时至今日,排列。非晶区对结晶性压电聚合物也有重要的作用,它能够
虽然PVDF及其共聚物仍然是唯一能够商业化应用的压电维持晶区取向,使剩余极化在接近居里温度时仍能稳定,在
兴国家十二五规划“863”项目资助(2011AAO2A204-03)
刘少兵:男,1979年生,博士研究生,从事功能高分子的研究E-mail:Ishaobingwork(@hotmail.com赵清香:通讯作者,教授,博
导,从事高分子材料的研究E-mail;zhaoqingxiang1@126.com