Electroactive polymers : investigation of piezoelectric properties

• Autorzy: Klimiec E. , Zaraska W. , Zaraska K. , Cichocki A. , Gąsiorwski K. , Sadowski T. , Pajda M.

Warianty tytułu

PL

Elektroaktywne polimery : badanie właściwości piezoelektrycznych

• Konferencja: International Conference of IMAPS Poland Chapter (30 ; 24-27.09.2006 ; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Some polymer materials exhibit mechanical-electric properties, i.e. generation of surface electric charge when subjected to a mechanical stress, as well as a reciprocal effect, that is a change of dimensions when subjected to an electric field. The prerequisite for the piezoelectric properties of electroactive polymers EAPs is their permanent polarisation that results from stable arrangement of molecular dipoles or an uncompensated surface or volume electric charge. Those materials, are also called electrets. They can easily be formed using various methods used in processing of plastic materials. The EAPs may be used for generation and transmission of acoustic, ultrasonic signals and for transmission of signals to sensors and actuators. Good mechanical and acoustic properties, small weight, low price, simplicity of fabrication of transducers with large surface area and irregular shapes open the possibility of designing medical equipment that can directly be coupled to a living organism. The authors present a method for investigating piezoelectric properties of those materials at the example of the materials: copolymer polyethylene-polypropylene PE-PP and copolymer based on polyvinylidene fluoride PVDF. The piezoelectric properties were investigated by measuring voltage and electric charge on capacitor plates. The results are encouraging.

PL

Niektóre tworzywa polimerowe wykazują właściwości mechaniczno-elektryczne, tzn. generację ładunków elektrycznych na powierzchni pod wpływem odkształcenia mechanicznego, jak również efekt odwrotny, tzn. zmianę wymiarów pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Warunkiem właściwości piezoelektrycznych elektroaktywnych polimerów EAP jest ich trwałe spolaryzowanie, wynikające z trwałego uporządkowania dipoli molekularnych lub trwałego nieskompensowanego ładunku elektrycznego powierzchniowego lub objętościowego. Materiały te zwane też są elektretami. EAP można używać do wytwarzania i transmisji sygnałów akustycznych, ultradźwiękowych, do transmisji sygnałów do czujników i aktuatorów. Dobre właściwości mechaniczne i akustyczne, mały ciężar, niska cena, łatwość konstrukcji przetworników o dużej powierzchni oraz o nieregularnych kształtach stwarzają możliwość budowy urządzeń medycznych, które można wprost sprzęgać z żywym organizmem. Autorzy przedstawili sposób badań właściwości piezoelektrycznych tych materiałów na przykładzie kopolimeru polietylen-polipropylen PE-PP i kopolimeru na bazie poli(fluorku winylidenu) PVDF. Właściwości piezoelektryczne folii badano przez pomiar napięcia i ładunku na okładkach kondensatora. Wyniki badań są zachęcające.

Słowa kluczowe

EN

electroactive polymers EAP; piezoelectric constants; sensors; actuators; Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS)

PL

elektroaktywne polimery EAP; stałe piezoelektryczne; sensory; aktuatory; mikro-elektro-mechaniczne systemy MEMS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 47, nr 12
• Strony: 11--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Klimiec E.

autor

Zaraska W.

autor

Zaraska K.

autor

Cichocki A.

autor

Gąsiorwski K.

autor

Sadowski T.

autor

Pajda M.

• Instytut technologii Elektronowej, Kraków

Bibliografia

• [1] Wise K. E.: Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles: Reality, Potential and Challenges, Bar-Cohen Y., ed., SPIE Press, Bellingham, WA, pp. 267-284, 2001.
• [2] De Rossi D., Dario P.: Medical Applications of Piezoelectric Polymers, in: Galletti P. M., De Rossi D. E., and De Reggi A. S., eds., Gordon and Breach Science Publishers, p. 83, 1988.
• [3] Piezoelectric properties of ceramic materials and components, Terms and definitions EN 50324-1: 2002.
• [4] Simpson J., Ounaies Z., Fay C.: Polarization and piezoelectric properties of e nitrile substituted, http://www.sfs.fi/luettlo/sfs.php?group=31.140, (2005).
• [5] Szary P. J., Maher A., Panda R. K., Safari A.: Fabrication and laboratory Testing of Piezoelectric Ceramic-Polimer Composite Sensors for Weigh-in-Motion Systems: Report No. FHWA- 1999 029 (Federal Highway Adminstration U.S. Departmen of Transportation, Washington. D.C.).