PVDF( 英文全名: polyvinylidene fluoride),中文稱之為聚偏二氟乙烯,PVDF(聚偏二氟乙烯)是由CFCH鍵所接成的長鏈分子,通常狀態下為半結晶高聚物,其分子結構圖,請參考圖一。在不同的條件下,PVDF材料有不同的分子結構排列方式,共有五種不同的分子結構類型,分別為 α、β、γ、δ及ε型。其中「β型」具有壓電效應,即具有電能與機械能相互轉化的能力,β型 PVDF 的分子結構圖請參考圖二。

圖一: PVDF(聚偏二氟乙烯)分子結構圖
圖一: β型 PVDF 分子結構圖

β型 PVDF的分子鏈呈反式(Trans)的鋸齒狀(Zigzag)方式排列,此分子鏈上的偶極(Dipole)在同一方向相互平行可產生自發性分極的極性構造,當對 β型 PVDF的某一方向施加壓力而產生形變時,偶極的大小及方向也隨之變化,因此電荷量也隨之變化,而產生電壓。

β型 PVDF高分子壓電薄膜材料通常會透過製程的方式將從α型分子鏈結構經過相轉移至有極性的β型分子鏈結構,製成PVDF壓電薄膜的方式通常使用機械拉伸或漿料塗佈的方式製成薄膜,經由極化後形成具有壓電特性之薄膜。

PVDF壓電薄膜具有以下特點 :

  • PVDF是壓電性最強的高分子聚合物,與傳統的壓電材料相比具有頻響寬、動態範圍大、力電轉換靈敏度高
  • 聲阻抗易匹配
  • 具有可撓性
  • 質量輕
  • 易加工
  • 優良的耐化性
  • 綜合以上優異的特性, PVDF是製作高分子壓電薄膜的主要製作材料。

PVDF壓電薄膜其主要的應用如下 :

  • 聲學用途 : 麥克風、揚聲器、水聽器
  • 醫療用途 : 血壓計、聽診器、心跳脈搏計數器等醫用傳感器。
  • 工業用途 :加速度計、無損檢測

民生用途 : 非接觸開關、可穿戴計步器