压电薄膜传感器(Picoleaf™)压电薄膜传感器 Picoleaf™ 基础知识

压电薄膜 聚乳酸(PLA)是什么?

聚乳酸(PLA=Poly Lactic Acid)作为一种“生物降解聚合物”,拥有可匹敌通用石油提炼塑料的强度和成型性,自1995年左右开始受到关注,现在已作为环境友好型聚合物被广泛认知。PLA原料的乳酸是通过乳酸菌对从植物中提取的淀粉进行乳酸发酵制造而成的。 淀粉源自植物的光合作用,除制造工序中使用的能源外,在制造至废弃、分解的生命周期中都使用了碳中和性材料,因此不会增加大气中的CO₂。

PLA具备其他生物降解聚合物所没有的高透明性,其光线透过率甚至超过了亚克力的93%。我们日常生活中在超市等常见的鸡蛋盒及番茄盒的一部分就使用了该PLA。PLA通常是作为环保型聚合物使用的低价植物性聚合物,村田着重对该聚合物的压电性进行了研发。

压电薄膜 聚乳酸(PLA)是什么?的主要图片

聚乳酸的压电性

PLA的压电常数(压电d常数)为7~12pC/N左右,与PZT等相比较小,但PLA的相对介电常数非常低,约为2.5,因此压电输出常数(=压电g常数、g=d/εT)的值较大。因此,PLA的传感灵敏度高。以压电输出常数进行比较,与压电常数为PLA 4倍以上的聚偏氟乙烯(PVDF)大致相同。

Picoleaf的特征

Picoleaf是以PLA为原料的薄型柔性传感器。除可节省安装空间外,还具备以下优点。

  • 有助于实现设备纤薄化 : 即使组合显示器和触摸面板使用,也可节省空间。
  • 高灵敏度 : 只需一台传感器,即可实现大型显示器整面的按压检测。也可应用于1µm级的微小位移、无意识的肌肉震颤、握持及脉搏等生物信号的检测。
  • 非热释电性 : 因体温、日照、半导体等发热引起的灵敏度变动和干扰较小。
  • 低功耗 : 传感器单体的功耗为零,驱动用放大器也可设计为低功耗电流(10uA左右)。
  • 柔性结构 : 可以弯曲粘贴在设计性较高的曲面设备上。

Picoleaf的用途

通过组合检测电路,可以获得基于压电薄膜位移速度的输出。通过利用该输出特性,可作为按压检测、握持检测、生物信号检测等各种传感器应用。

Picoleaf的用途的图片。Picoleaf传感器畸变,压电薄膜产生极化。电路处理输出电荷。