关于高聚物压电性介绍

[拼音]：gaojuwu yadianxing

[外文]：piezoelectricity of polymers

压电性是机械能与电能互相转换的一种性质，高聚物压电性是高聚物在受到外力时，极化有所变化的性质。压电性英文名称的前缀“piezo”来自希腊文，意思是压。

1880年P.居里首先在无机材料中发现压电性。20世纪20年代起，其他科学家研究了硬橡胶、橡皮、赛璐珞等的压电性，此后又研究了塑料的冲击感应极化，乃至木、骨、肌肉、脱氧核糖核酸和核糖核酸等生物高分子的压电性。60年代以来，许多合成高聚物（如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，耐纶11等）的压电性也得到了研究。自1969年河合辙发现经拉伸和极化后的聚偏氟乙烯薄膜有强压电性后，这个课题引起了广泛的兴趣。此后，对偏氟乙烯－四氟乙烯共聚物以及偏氟乙烯－三氟乙烯共聚物也都进行了研究。

压电高聚物具有许多无机压电材料所不具备的特点，例如压电陶瓷硬而脆，比较重，难以加工成大面积或形状复杂的薄膜，价格也较贵；而压电高聚物则力学性能好，易于加工，价格便宜。其缺点是其压电常数比无机压电材料小，熔融温度和软化点也较低。

迄今研究得最多的压电高聚物是聚偏氟乙烯，这种高聚物薄膜做成的电声换能器已商品化。这种压电高聚物还可用作触诊传感器，应用于炮d引信、地应力测试，也可用于测量缓变压力，如测量印刷钞票的印刷版与滚筒之间接触处的压力。聚偏氟乙烯压电薄膜的一个重要应用是制作超声换能元件，能在较宽的频率范围内工作，而且不会失真，可以用来分析脉冲的形状。用聚偏氟乙烯压电薄膜做成的微型探针，可以准确地校正医疗超声器械的声场。

压电常数可以通过正压电效应或逆压电效应来测定，为了在宏观上描述物质的压电性质，引用了四个不同的压电常数，它们是压电应变常数d31和g31（第一个下标为电效应的方向，第二个下标为机械效应的方向），压电应力常数e和h，定义如下：

式中D为电位移；E为电场强度；ε为应变；σ为应力；π为圆周率。几种主要高聚物的压电应变常数 d31和g31见表。

关于高聚物压电效应的基本机理，就整体来说还不够清楚，有人提出了偶极子模型的假设，但它还不完善。