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压电纤维复合材料（MFC）是先进的薄片型执行器和传感器，提供高性能、高灵活性及高可靠性。并且，MFC 不断改进和定制，以 满足客户的特定需求，并满足新应用的要求。MFC 作为促动器时，位移可达上百微米或几百微米，输出力可达 900N 以上。MFC 作为传 感器使用时，产生的电荷量与振动幅度、振动频率等有关，输出电压可达几伏，甚至 10V、20V 或更高，输出电流在微安级。
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多种尺寸可选。 |
优点和特点
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标准产品外观 
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定制产品外观 
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工作方式 
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工作方式 
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P1工作方式 
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P2工作方式 
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用作致动器（P1,P2,P3类型）
压电纤维片作为致动器使用时，给其加载一定的电压，纤维片会横向或者45°方向伸长或横向收缩，当将纤维片粘贴到金属板等表面时，金属板会随之发生弯曲变形，由于纤维片具有位移行程大、响应速度快等特点可用于减震抑震等应用。
用作传感器或发电（P2,P3类型）
压电纤维片作为传感器使用，将其粘贴于被测物表面，当被测物发生形变或振动时，压电纤维片会产生相应的电荷量，形变越大，产生的电荷量越多，从而检测形变或受力情况。
压电纤维片也可以用于发电，当外力作用下使其发生形变时，压电纤维片内部产生电荷电压。
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运动方式（伸长） 
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运动方式（弯曲） 
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运动方式（扭转） 
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驱动控制 
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驱动控制 
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驱动控制 
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产品应用
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注意：
纤维片在粘接后，我们不建议再拆下来使用，因为纤维片内部为细小的纤维棒，在拆的过程很易于损坏或导致内部纤维棒变形、错位。若逆压电效应使用，因为驱动电压高，存在风险，如漏电等；若正压电效应使用，可能会因为内部压电纤维棒的变形等而达不到预期效果等。
焊点：
预先镀上的标准无铅焊料，材料为S-Sn99Cu1。
高温压电纤维片焊线温度和焊线时间：
MFC预装有无铅焊料，因此可以简单地使用任何无铅焊料，并且应将铁的温度调节到正在使用的焊料的熔点。通常我们将铁的温度设置为大约320-330°C，焊接时间为1-3秒，但也取决于使用的焊料，焊铁的功率和焊接技术。
P1型MFC的驱动电压及重新极化：
P1型MFC的标称驱动电压为-500V至+1500V，耐压上限为+2000V。请勿使用超过+1500V以上的电压驱动MFC，由此造成的损坏，不属于产品质量问题。
若施加低于-500V的负压导致MFC退极化，可通过施加+1500V的电压持续3至5分钟重新极化MFC。
真空低温中应用：
对于MFC本身（不包含外部布线），不需要任何额外的处理。真空不会影响应变行为。对于低温应用，应变将减少约25%至30%，仅供参考，非实际测量。
| 技术参数 | ||||||||
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型号 |
致动长度
[mm] |
致动宽度
[mm] |
整体长度
[mm] |
整体宽度
[mm] |
静电容量
[nF] |
位移
[µm] |
出力
[N] |
尺寸图 |
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P1型 (0°纤维方向) 位移是在驱动电压-500V~1500V下测得。 |
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M-2503-P1 |
25 |
3 |
35 |
9 |
0.34 |
19.7 |
21 |
|
|
M-2807-P1 |
28 |
7 |
38 |
13 |
0.93 |
28.98 |
62 |
 |
|
M-2814-P1 |
28 |
14 |
38 |
20 |
1.4 |
32.48 |
146 |
 |
|
M-4005-P1 |
40 |
5 |
50 |
11 |
0.7 |
35.4 |
38 |
 |
|
M-4010-P1 |
40 |
10 |
50 |
16 |
1.87 |
42 |
90 |
 |
|
M-5628-P1 |
56 |
28 |
67 |
35 |
8.71 |
75.6 |
340 |
 |
|
M-8503-P1 |
85 |
3 |
106 |
14 |
1.1 |
66.98 |
21 |
 |
|
M-8507-P1 |
85 |
7 |
101 |
13 |
1.76 |
87.975 |
65 |
 |
|
M-8514-P1 |
85 |
14 |
101 |
20 |
5.81 |
102 |
152 |
 |
|
M-8528-P1 |
85 |
28 |
103 |
35 |
11.31 |
114.75 |
454 |
 |
|
M-8557-P1 |
85 |
57 |
103 |
64 |
16 |
114.75 |
693 |
 |
|
M-14003-P1 |
140 |
3 |
160 |
10 |
2.51 |
147 |
28 |
 |
|
F1型(45° 纤维方向) 位移是在驱动电压-500V~1500V下测得。 |
||||||||
|
M-8528-F1 |
85 |
28 |
105 |
35 |
11 |
114.75 |
364计算值 |
 |
|
M-8557-F1 |
85 |
57 |
105 |
64 |
16 |
114.75 |
710计算值 |
 |
|
P2/P3(d31 效应致动器) 位移是在驱动电压：-60V~360V下测得。 |
||||||||
|
M-0714-P2 |
7 |
14 |
16 |
16 |
13 |
-3.78 |
-57 |
 |
|
M-2807-P2 |
28 |
7 |
37 |
10 |
20 |
-16.38 |
-35 |
 |
|
M-2814-P2 |
28 |
14 |
37 |
18 |
48 |
-17.64 |
-76 |
 |
|
M-5628-P2 |
56 |
28 |
67 |
31 |
187 |
-41.44 |
-175 |
 |
|
M-8503-P2 |
85 |
3 |
113 |
8 |
25 |
-36.55 |
-11 |
 |
|
M-8507-P2 |
85 |
7 |
100 |
10 |
70 |
-51.424 |
-38 |
 |
|
M-8514-P2 |
85 |
14 |
100 |
18 |
138 |
-53.55 |
-76 |
 |
|
M-8528-P2 |
85 |
28 |
103 |
31 |
264 |
-62.9 |
-180 |
 |
|
M-8557-P2 |
85 |
57 |
103 |
60 |
543 |
-63.75 |
-385 |
 |
|
M-8585-P2 |
85 |
85 |
103 |
88 |
970 |
-63.75 |
-585 |
 |
|
M-17007-P2
（定制款） |
170 |
7 |
186 |
12 |
147 |
-102 |
-37 |
 |
|
M-2814-P3 |
28 |
14 |
37 |
18 |
50 |
长：-17.36/宽：-8.68 |
-95 |
|
|
M-5628-P3 |
56 |
28 |
66 |
31 |
211 |
长：-44.8/宽：-22.4 |
-240 |
|
|
M-8528-P3 |
85 |
28 |
103 |
31 |
355 |
长：-68/宽：-22.4 |
-240 |
|
|
P2 型（d31 效应致动器 , 单晶 PMN-PT）位移是在驱动电压 0~500V 下测得。 |
||||||||
|
M2814-P2-PMN-PT |
28 |
14 |
37 |
18 |
30 |
长：-51.8/ 宽：-25.9 |
-58 |
 |
|
S1型 带有位移传感器；（0°纤维方向）位移是在驱动电压-500~150V下测得。 |
||||||||
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M8557-S1
位移传感器 |
85 |
47 |
112 |
75 |
13 |
114.75 |
570计算值 |
|
|
85 |
5 |
1.45 |
|
|||||
注：M8557-S1由两个P1类型的压电片组成，较宽的部分为促动器，较小的另一部分为传感器，即压电式传感器，不适于低频测量或静态形变情况。主要设计用于动态振动环境下的减振系统，且只对平面形变敏感，不能用于非平面的力传感器。
推荐控制器
| MFC PZT材料参数 | |||
|
符号 |
参数 |
单位 |
|
|
性能-低电场 |
|||
|
相对介电常数 |
εrT33 |
1700 |
|
|
相对介电常数 |
εrT11 |
1730 |
|
|
介电损耗 |
tanδ |
0.02 |
|
|
机电 |
|||
|
耦合系数 |
Kp |
0.6 |
|
|
K15 |
0.69 |
||
|
K31 |
0.34 |
||
|
K33 |
0.71 |
||
|
应变系数 |
d33 |
374 |
×10-12C/N |
|
d31 |
-171 |
×10-12C/N or m/V |
|
|
dh |
32 |
×10-12C/N |
|
|
d15 |
585 |
×10-12C/N or m/V |
|
|
电压常数 |
g33 |
24.8 |
×10-3Vm/N |
|
g31 |
-11.4 |
×10-3Vm/N |
|
|
gh |
2 |
×10-3Vm/N |
|
|
g15 |
38.2 |
×10-3Vm/N |
|
|
dhgh |
64 |
×10-15 |
|
|
频率常数 |
Np |
1960 |
Hz.m |
|
N1 |
1400 |
Hz.m |
|
|
Na |
1845 |
Hz.m |
|
|
N3t or N33 |
1880 |
Hz.m |
|
|
Hoop or Nc |
890 |
Hz.m |
|
|
抗压强度 |
106 |
Pa |
|
|
抗张强度 |
106 |
Pa |
|
|
品质因数 |
Qm |
75 |
|
|
机械 |
|||
|
弹性 |
SE33 |
18.8 |
×10-12m2/N |
|
SE11 |
16.4 |
×10-12m2/N |
|
|
SD33 |
9.4 |
×10-12m2/N |
|
|
SD11 |
14.4 |
×10-12m2/N |
|
|
YE33 |
5.3 |
×1010N/m2 |
|
|
YE11 |
6.1 |
×1010N/m2 |
|
|
YD33 |
10.6 |
×1010N/m2 |
|
|
YD11 |
6.9 |
×1010N/m2 |
|
|
密度 |
ρ |
7700 |
kg/m3 |
|
热数据 |
|||
|
居里温度 |
Tc |
365 |
°C |
|
工作温度 |
250 |
°C |
|
|
时间稳定 |
|||
|
介电常数 |
εT33 |
-0.9 |
|
|
频率 |
f |
0.1 |
|
|
d33 |
-2.9 |
||
| MFC机械性能 | ||
|
MFC机械性能 |
公制 |
|
|
高电场 (|E| > 1kV/mm)，偏置电压操作压电常数： |
||
|
d33 P1类型，内部纤维方向 |
4.6E+02 pC/N |
|
|
d31 P2类型，电极方向 |
-2.1E+02 pC/N |
|
|
低电场 (|E| < 1kV/mm > 300V)，无偏压操作压电常数： |
||
|
d33 P1类型, 内部纤维方向 |
4.0E+02 pC/N |
|
|
d31 P2类型，电极方向 |
-1.7E+02 pC/N |
|
|
自由应变* /V (低电场 - 高电场)，d33 MFC(P1) |
~ 0.75 - 0.9 ppm/V |
|
|
自由应变 /V (低电场 - 高电场) ，d31 MFC (P2) 内部纤维方向 |
~1.1 - 1.3 ppm/V |
|
|
自由应变迟滞，内部纤维方向 |
~ 0.2 |
|
|
DC极化电压, Vpol，d33 MFC (P1) |
+1500V |
|
|
DC极化电压, Vpol ，d31 MFC (P2) |
+360V |
|
|
极化后电容 @ 1kHz，室温，Cpol，d33 MFC (P1) |
~ 0.30 nF/cm² |
|
|
极化后电容 @ 1kHz，室温，Cpol，d31 MFC (P2) |
~ 7.8 nF/cm² |
|
|
各向异性线性弹性性质（恒定电场）： |
||
|
拉伸模量，E1，内部纤维方向 |
30.336 GPa |
|
|
拉伸模量，E1，电极方向 |
15.857 GPa |
|
|
柏松比，V12 |
0.31 |
|
|
柏松比， V21 |
0.16 |
|
|
剪切模量, G12，混合估算规则 |
5.515 GPa |
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操作参数： |
||
|
工作正压，Vmax ，d33 MFC (P1) |
+1500V |
|
|
工作正压，Vmax ，d31 MFC (P2) |
+360V |
|
|
工作负压，Vmin ， d33 MFC (P1) |
-500V |
|
|
工作负压，Vmin ， d31 MFC (P2) |
-60V |
|
|
线弹性拉伸应变极限 |
1000 ppm |
|
|
工作拉伸应变上限 |
< 2000 ppm |
|
|
工作-能量密度 |
~48800Nm/m 3 |
|
|
工作温度 |
-35°C |
|
|
工作温度-标准版本 |
< 85°C |
|
|
工作温度-HT版本 |
< 130°C |
|
|
工作寿命(@ 1kVp-p) |
> 10E+09 cycles |
|
|
工作寿命 (@ 2kVp-p, 500VDC) |
> 10E+07 cycles |
|
|
作为促动器的工作带宽
|
高电场 |
0Hz up to 10 kHz |
|
低电场 < 最大工作 |
0Hz up to 700kHz |
|
|
作为传感器的工作带宽 |
0Hz up to 1 MHz |
|
|
其他机械参数 |
||
|
MFC厚度 |
300µm, +-10% |
|
|
体积密度，致动区域 |
5.44 g/cm³ |
|
|
面积密度，致动区域 |
0.16 g/cm² |
|
介电常数：
可通过以上给的电容值及致动尺寸进行计算，压电纤维片的致动长度、宽度详见所选型号的参数值，致动厚度为0.18mm。
常见问题：
问题1：推荐使用什么胶水进行MFC与结构粘接?
我们推荐两种元件粘接剂，一种是3M的DP460环氧树脂胶，另一种是乐泰E120HP环氧树脂胶。胶粘接后在50-60℃温度下使用适当固定装置压住MFC2个小时左右，在这种情况下可以得到粘合效果。
问题2：我想用MFC作为传感器，但是我没有得到任何读数。
你已经正确将MFC与结构进行连接，且结构能够使MFC产生形变，即使MFC拉伸或收缩。
问题3：MFC能产生的最大出力是多少?
MFC在自由伸展的状态下，将会延伸长度的1800ppm，在致动横截面上出力约为4kN/cm²。
问题4：标准的MFC产生多大的力和位移?
M-8557P1 产生大约693N的出力和114.75μm的位移（自由伸缩）。
问题5：MFC可以在大于10kHz的频率下工作吗?
可以。一般来说当MFC作为促动器工作在较高的电场下（即电压超过最大工作电压的1/3），已给出的参数10KHz 是它工作频率的上限。
作为传感时，MFC目前在用于探测几兆赫兹下的形变。在低电场操作时，它也被用做促动器产生超声可达700kHz(也就是SHM应用)，在高频使用时，MFC作为促动器的主要标准是因介电损耗及寄生损耗产生的热量。检测期间的温度是确定频率/电压上限的方法，总的来说，温度不应超过80℃。
问题6： 你可以将MFC弯到什么程度且不会折断，比如标准的M-8557P1?
MFC在折断之前抗拉应变大概是4500ppm, 这是加载在MFC没有电场的情况下。它可能仍然是可用的，但是弹性性能将会改变。对于标准的0.3mm厚的MFC，在纤维方向可以产生弯曲直径大概是120mm，垂直于纤维方向的弯曲直径大概是100mm。
MFC应用举例
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MFC振动产生电荷点亮LED灯 
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MFC粘于鞋垫内运动产生电能 
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悬臂梁减震 
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雷达天线 
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机翼减震/除冰 
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振动发电 
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