聚偏二氟乙烯膜的压电仿真及结构优化

摘要：

聚偏二氟乙烯(PVDF)可用于设计贴合人体的柔性压力传感器,具有广泛的研究和应用前景.但PVDF的压电常数低,传感器灵敏度受到限制.为了研究PVDF膜在应用于压力传感器时的压电性能,利用COMSOL建立压电仿真模型,计算稳态下PVDF膜承受低压力载荷产生的电势、表面电荷密度及应力分布.对比仿真结果与理论计算值,验证了所建立的仿真方法和仿真模型的正确性.仿真发现,采用刚性基底的PVDF膜在长、宽方向产生的应力对压电性能有减弱作用,进一步验证了通过缩减PVDF膜的长、宽,可以提升压电性能的几何结构优化方法.此外,仿真对比了刚性、柔性基底下PVDF膜的应力状态,并发现柔性基底下的应力状态可导致明显更高的压电输出.该研究结合了仿真方法与压电理论,可以为PVDF材料的其他基础研究提供方法参考,研究结果可以为PVDF柔性压力传感器的结构设计和优化提供启发,以期获得更高的传感器灵敏度.

关键词：聚偏二氟乙烯(PVDF)、压电效应、COMSOL仿真、柔性压力传感器、灵敏度

所属期刊栏目：44

分类号：TB324(工程材料学)

资助基金：上海市自然科学基金面上项目20ZR1437700

在线出版日期：2023-07-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：119-127