PVDF塑膠材料是一種常用的聚合物成膜材料,具有良好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。但由于它自身的抗污染性和生物相容性較差,因此必須對(duì)PVDF膜進(jìn)行改性。PVDF膜的改性方法眾多,表面化學(xué)改性是其中一種重要的方法。目前表面化學(xué)改性主要是通過等離子、臭氧 等預(yù)處理,導(dǎo)入引發(fā)點(diǎn),然后通過原子轉(zhuǎn)移自由基(ATRP)的方法接枝功能性單體。但是聚合物在長時(shí)間照射下結(jié)構(gòu)容易遭到破壞,并且這些離子對(duì)人體具有一定的危害性,這在一定程度上限制了這些技術(shù)的應(yīng)用。
日本吳羽PVDF膜的親水性:
PVDF膜的親水性用純水接觸角來表征。原膜的疏水性非常高,它的初始接觸角達(dá)到85。。接枝sBMA后,膜表面的初始接觸角明顯下降。當(dāng)反應(yīng)濃度為0.0083、0.0167和0.033g/mL時(shí),初始接觸角分別下降到78、72和62。。膜的接觸角隨著時(shí)間的變化快速下降。以M4為例,在不到60s的時(shí)間里它的接觸角就下降到2O。以下。這種現(xiàn)象可以說明聚合物PSBMA不僅接枝在膜的表面,而且還接到膜的內(nèi)部。
PVDF黏度對(duì)疏水性能的影響:
在皮層改性PET中,PVDF(PET+G-77)的質(zhì)量比由0.06增加到0.12的過程中,PET與水的接觸角逐步增大,并且增大趨勢趨于平緩。PVDF.B改性PET的接觸角較同質(zhì)量比的PVDF A的接觸角要稍大。原因是PVDF—B其旋轉(zhuǎn)黏度低,熔體流動(dòng)指數(shù)較高,與PET相容性較好,混料均勻,皮層的流動(dòng)性大大增強(qiáng),紡絲時(shí)其在纖維中分布更均勻,疏水性能提高。
PVDF壓電薄膜材料:
目前,在機(jī)器人仿生皮膚的信息采集中,觸滑覺的識(shí)別關(guān)鍵,且難度較大。因其柔韌性好,輕盈,頻帶響應(yīng)寬等特點(diǎn),從而基于壓電效應(yīng)的聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜傳感器在觸滑覺識(shí)別的研究中日益受到重視。日本吳羽PVDF在受到壓力或拉伸時(shí)會(huì)在兩表面產(chǎn)生相應(yīng)電荷,通過電荷的變化情況可分辨輕觸或是滑動(dòng)。應(yīng)用PVDF壓電薄膜設(shè)計(jì)制作一種新型觸滑覺識(shí)別傳感器,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其調(diào)理電路。將微弱的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為直觀的電壓信號(hào)來反映薄膜的電荷量變化情況,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)觸滑覺的識(shí)別。
PVDF壓電薄膜的輸出阻抗較高,所以只有在前置電荷放大電路噪聲低、輸入阻抗高時(shí)才能實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。為此選用電壓控制電流型場效應(yīng)管集成放大器為宜。CA3140典型工作情況下輸入阻抗達(dá)1.5 TQ,適宜用作前置放大器的核心器件,在放大器可視為開路且其開環(huán)增益(K)相當(dāng)大時(shí),其輸出電壓U 一KQ,即正比于傳感器的輸出電荷。因此可由電壓值反映傳感器的電荷變化,從而采集觸滑覺信息。
當(dāng)由日本吳羽PVDF壓電薄膜傳感器產(chǎn)生的電荷信號(hào)經(jīng)電荷放大電路高增益地放大后,原始電荷信號(hào)己轉(zhuǎn)換成有較好抗噪聲能力也方便后續(xù)傳輸、采集及處理的電壓信號(hào)。此時(shí),電壓信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定
PVDF 薄膜機(jī)電特性試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì):
發(fā)現(xiàn)PVDF壓電薄膜的壓電特性以來,國際上對(duì)PVDF 進(jìn)行了廣泛的研究,并在眾多領(lǐng)域中應(yīng)用]。日本吳羽PVDF壓電薄膜是一種新型的高分子壓電材料,具有價(jià)格低,耐腐蝕性好,柔軟,靈敏度高,具有熱釋電性能等優(yōu)點(diǎn),對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性也較好,可任意分割并連續(xù)嵌入介質(zhì)層中,是目前普遍認(rèn)為作為研制觸覺傳感器的理想智能材料之一。
目前國內(nèi)外PVDF 的研究較成熟,但要實(shí)現(xiàn)可任意分割并連續(xù)嵌入介質(zhì)層中的觸覺傳感器仍有一定差距,尤其在頻率域內(nèi)PVDF 薄膜的復(fù)雜的粘彈性、介電和壓電性能的特點(diǎn)仍需進(jìn)一步作全面研究。