耐熱200 °C以上之壓電高分子材料,實現大面積、高溫環境穩定感測

 

刊登日期:2026/3/13
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日本Toray開發了一項在200℃以上仍可維持壓電性能的新型壓電高分子材料。此材料即使在以往壓電高分子難以適用的高溫區域,仍能展現穩定特性,且由於具備高度的形狀設計自由度與大面積搭載能力,可望有助於移動載具、機器人、產業機械以及航太設備等領域之振動檢測∕監測技術升級。此外,新材料不含鉛與氟元素,將可符合RoHS與PFAS相關法規要求。
 
壓電材料係指受到外力(如應力或振動)時會產生電壓的材料,廣泛應用於麥克風、應變感測器等裝置。目前常見材料包括PVDF、鋯鈦酸鉛(PZT)。然而,PVDF在約120℃時會喪失極化結構,實際可用溫度上限約為80℃;PZT等無機壓電材料雖具有高壓電性能,卻因材料剛硬、脆性高,不利於複雜形狀或大面積的應用。
 
此次開發的壓電高分子材料結合了Toray長年累積的高分子分子設計技術與高階結構控制技術。其極化結構在200℃以上仍可維持穩定,因此能在一般聚偏二氟乙烯(PVDF)無法應對的高溫環境中,實現穩定且可靠的感測性能。材料可加工製成塗料(清漆)、薄膜、不織布等多種形態,適用於複雜幾何結構與大面積感測器的製作。
 
近年來,各產業對於高溫下振動感測的需求日益提升。例如在汽車領域為抑制路噪而導入的主動式降噪(ANC)技術,在機器人領域則有作為觸覺感測的振動檢測;以及在產業機械與航空、太空設備中,透過即時振動監測以達到異常早期偵測等用途。這些應用普遍需要大面積、高精度的振動量測,且在馬達、引擎周邊、太空環境以及熱媒管線等場域,往往必須在超過100℃的高溫條件下仍能維持穩定的壓電性能。Toray此次推出的新型壓電高分子材料將可望因應這些高溫與大面積應用需求。

資料來源: https://chemicaldaily.com/archives/761015
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