高聚物壓電性

　　壓電性是機械能與電能互相轉換的一種性質，高聚物壓電性是高聚物在受到外力時，極化有所變化的性質。壓電性英文名稱的首碼“piezo”來自希臘文，意思是壓。

　　1880年P.居裏首先在無機材料中發現壓電性。20世紀20年代起，其他科學傢研究瞭硬橡膠、橡皮、賽璐珞等的壓電性，此後又研究瞭塑膠的衝擊感應極化，乃至木、骨、肌肉、去氧核糖核酸和核糖核酸等生物高分子的壓電性。60年代以來，許多合成高聚物（如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，耐綸綸11等）的壓電性也得到瞭研究。自1969年河合轍發現經拉伸和極化後的聚偏氟乙烯薄膜有強壓電性後，這個課題引起瞭廣泛的興趣。此後，對偏氟乙烯－四氟乙烯共聚物以及偏氟乙烯－三氟乙烯共聚物也都進行瞭研究。

　　壓電高聚物具有許多無機壓電材料所不具備的特點，例如壓電陶瓷硬而脆，比較重，難以加工成大面積或形狀復雜的薄膜，價格也較貴；而壓電高聚物則力學性能好，易於加工，價格便宜。其缺點是其壓電常數比無機壓電材料小，熔融溫度和軟化點也較低。

　　迄今研究得最多的壓電高聚物是聚偏氟乙烯，這種高聚物薄膜做成的電聲換能器已商品化。這種壓電高聚物還可用作觸診傳感器，應用於炮彈引信、地應力測試，也可用於測量緩變壓力，如測量印刷鈔票的印刷版與滾筒之間接觸處的壓力。聚偏氟乙烯壓電薄膜的一個重要應用是制作超聲換能元件，能在較寬的頻率范圍內工作，而且不會失真，可以用來分析脈沖的形狀。用聚偏氟乙烯壓電薄膜做成的微型探針，可以準確地校正醫療超聲器械的聲場。

　　壓電常數可以通過正壓電效應或逆壓電效應來測定，為瞭在宏觀上描述物質的壓電性質，引用瞭四個不同的壓電常數，它們是壓電應變常數d₃₁和g₃₁（第一個下標為電效應的方向，第二個下標為機械效應的方向），壓電應力常數e和h，定義如下：

　　 　

式中D為電位移；E為電場強度；ε為應變；σ為應力；π為圓周率。幾種主要高聚物的壓電應變常數d₃₁和g₃₁見表。

幾種高聚物的壓電應變常數

　　關於高聚物壓電效應的基本機理，就整體來說還不夠清楚，有人提出瞭偶極子模型的假設，但它還不完善。