武丽明，张晓青

(同济大学 物理科学与工程学院,上海市特殊人工微结构材料及技术重点实验室,上海 200092)



聚丙烯压电驻极体的振动能量采集研究

武丽明，张晓青

(同济大学 物理科学与工程学院,上海市特殊人工微结构材料及技术重点实验室,上海 200092)

以线性聚丙烯(PP)为原材料，经压缩气体膨化处理和电晕极化处理后，使其具有压电效应，并将其应用在振动能量采集器中。结果表明，PP压电驻极体在厚度方向上的弹性模量和机械品质因数(FOM,d33·g33)分别为1.7 MPa和8.4 GPa-1，利用面积为3.14 cm2单层膜进行能量采集，当振子质量为25.6，33.7和57.7 g时，其共振频率分别为2 300，2 000和1 800 Hz，在各自的匹配负载条件下，获得的输出功率分别为10.1，13.2和16.9 μW/g2。将两片PP膜电学串联，当振子质量为33.7 g时，在共振频率1 400 Hz和匹配负载4.3 MΩ的条件下，可以获得的输出功率为15 μW/g2。

聚丙烯；压电驻极体；能量采集

0　引　言

压电驻极体(piezoelectrets)兼有铁电材料和空间电荷驻极体的特点，因此也称为铁电驻极体[1-2]，是一类新型的人工智能和新能源材料[3-7]。和陶瓷材料相比，线性聚丙烯(PP)压电驻极体膜不但具有强的压电效应，同时还具有价廉、质轻、柔韧、低声阻抗等特点，因此被广泛应用于制备柔性薄膜力传感器、柔性场效应管、空气耦合超声波检测和成像系统等[4-5,8-12]。

近年来，随着超低功耗电子器件在无线传感器网络、嵌入式系统、射频识别、无线通讯等方面的应用，通过采集环境振动能来实现传感网络节点的自供能和其它便携式电子器件的自供能成为了学术界和工程领域的热点问题。……