如果美国Pennwalt公司的工程师维克多 · 查提格尼（Victor Chatigny）能在电视上为他们的产品聚偏二氟乙烯压电薄膜做广告的话，他一定会说：“本公司的产品如水晶般晶莹，如纸一般具有优良的挠性；您想了解您小孩呼吸情况吗？您想知道高速宇宙尘埃的运动吗？您想弄清地下核试验现场空气波特点吗？只要您选用本公司产品，这些问题都将迎刃而解，您将得到的是最先进的数字显示结果。”

Pennwalt公司设计制造的这种高聚物是一种高技术产品，它可以广泛应用于制造振鸣球，薄如纸片的话筒，电视荧幕，人造卫星上的宇宙微粒传感器，血液流速传感器，地下核试验场的压力波传感器，太空站的振动减幅装置，或许将来可用它将大海波浪能转换成为电能。

聚偏二氟乙烯（kynar）一般叫作PVDF（Polyvinylidene difluoride）。它是萨纶塑料或聚偏二氯乙烯的变体，但比它们的硬度都高。这两种高聚合物的分子呈螺旋状，而分子中的原子以链状相连，在链环中心是碳原子。萨纶塑料中的碳原子除可彼此相连外，还可能与一对氢原子或一个氯原子相连，如用氟原子取代萨纶塑料中的氯原子，便能得到聚偏二氟乙烯即PVDF。一般情况下，阳光中的紫外线的辐射可使大多数聚合物降解，但对PVDF却不会造成任何损害，因此，PVDF是具有保护性的长期耐用的一种塑料。

60年代末，一位日本科学家首次经过对质硬的PVDF进行处理，使得处理后的PVDF具有了奇妙的能力：当其发生机械变形时，其表面可以产生电荷，这种现象叫做压电效应，但是直到最近几年来，生产这种压电材料的成本才大大降低，研究人员才能够将其广泛用于多种传感器技术中，查提格尼说：“实际上，只是在现在，压电材料才真正开始走俏。”

在物体表面铺上PVDF就像在其表面缠以萨纶塑料一样可以起到保护作用，以防周围环境对它产生有害影响、美国费城著名的自由宫大度及休斯敦的一些建筑物裸露的金属部分就覆盖有PVDF。同时在矿石洗涤桶及油箱的内壁也可镶以PVDF，目前在装无铅汽油的油箱中广泛采用PVDF作油箱内壁层。

具有压电性能的PVDF的最大诱人之处在于它用途的广泛性。经过处理后，PVDF本身具有的质硬性再加之压电特性，使它如虎添翼，能使仪器设备适用于多种不同环境的要求，甚至可以在复杂的外层空间及地下核试验场稳定工作。

使聚合物PVDF具有压电性能需以下几步：

1.利用挤压机将PVDF制成片状后用树脂进行处理，然后将其拉长，目的是使片层上杂乱排列的碳原子链排列成行，像堆放整齐的Z字形管；

2.将金属电极紧压在PVDF薄膜片层上下两表面，尔后把这种金属 – PVDF – 金属的“三明治”置于强电场中，使得氢原子与氟原子分别移向PVDF上、下两表面。

经过上述处理后，PVDF就具有了诱人的压电特性（piezoelectricity，其中piezo为希腊语，意为压、压力），1880年皮埃尔 · 居里（Pierre Curie）和他的弟弟杰奎斯（Jacques）首次发现石英及氯化钠等晶体具有压电效应。而在大约20年前，研究人员发现许多有机物质包括人造聚合物，甚至人的皮肤也都具有压电性能，而无机材料中的陶瓷及晶质中的一部分也同样具有压电性能，压电材料一经被人们认识，马上被用于声纳及多种压力传感器中，具有压电性能的PVDF在受压或弯曲时可以产生电压；反过来，这种PVDF在电压作用下可以改变形状。因此工程师们可以用这种PVDF制成结构复杂而挠性优良的形状，这些对于易碎的无机压电材料几乎是不可能实现的。

具有压电性能的PVDF工作起来就像一个浸满电子的海绵。当压力作用于浸满水的海绵时，水就会流出，压力的大小影响着被挤出水量的多少及挤出水的速度。而当压力作用于具有压电性能的PVDF上时，可以引起电子的移动形成电流，再通过导线将这种电信号传给有关电路。这种新型有机压电材料PVDF已成为与日俱增的传感器、转换开关及其他设备中的关键部件。在发展触觉机器人中使用的触觉传感器及医院中使用的监测病人及婴儿呼吸情况以防止突然出现死亡综合症的技术中也都离不开具有压电性能的PVDF。

目前由于电子技术的高速发展，压电材料所反映的物体机械变形都可以转换成电信号，尽管这种变形的时间有的长达100秒、有的短至万分之一秒。在操作键盘式排字机或电梯控制开关键上如装上这种PVDF压电薄膜，用手指轻按一下键钮，就可以产在10伏特的电压或其他容易处理的电信号。美国奥林匹克空手道队用这种PVDF制成的传感器来测队员拳打脚踢的力量，一些橄榄球队教练也用这种方法来检验橄榄球前线队员的击球力量。在高速键盘式打字机的走纸带后面如装上这种PVDF薄膜，就可以检验出字母是否已被真正打在纸上，在银行的贵重物品储藏处或其他对安全要求很高的房间，甚至可用这种PVDF薄膜做整个房间的衬里，一旦有人或异物突然进入房间，就会引起PVDF薄膜产生变形，而使监测系统起作用。

这种压电薄膜还可做成微型话筒，冲着一个邮票大小的PVDF压电薄膜说话就可以产生一系列电信号，这种电信号非常清晰，既能录在磁带上，也能通过放大器和扬声器而将声音传出。

如将这种压电薄膜像贴壁纸一样覆盖于飞机表面，地勤人员可以不用拆卸机体而通过超声波就能检测出飞机表面是否存在裂纹。从有裂纹或有剥落的机表反射回来的超声波所用的时间要比在无缺陷机表反射回来的超声波所用时间少。

美国普林斯顿大学海洋能技术研究所的创始人乔治 · 泰勒和约瑟夫 · 博恩斯正在设法将蕴藏巨火机械能的海洋与压电聚合材料联系起来以直接将海浪能转换成电能。他俩在此方面已取得多项专利，最近他们新研究成功一种新型能量转换装置叫“水能压电器”，这是一项具有广阔应用前景，有望将海洋中巨大的能量转换成电力的技术。

他们建起海底平台作为压电聚合物板的基座，当一波接一波的海浪，冲击压电聚合物板时，引起它产生变形，与此同时产生连续的电流。实验表明：1磅的这种材料可以产生超过2瓦的电力，而产生1兆瓦电力的水能压电器需要220吨这种材料。

通过将两个1?英寸长的PVDF压电薄膜带粘在一起，使它们各自的氟原子和氢原子指向相反方向，工程师们已经制成一种被认为是塑料肌肉的装置，当有电压加在这种粘在一起的薄膜带上时，它可以产生弯曲动作，加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚Strahl技术公司用千百万个光电纤维元件制成大型彩色电视屏幕，每一个光电纤维都由可控的压电薄膜衬里作为光栏。休斯敦宇航局计划明年在航天飞机上采用两套这种高分辨系统。Strahl公司经理说这种材料具有优良的防弹性能，同时这家公司还生产销售用这种材料生产的触觉机器人上使用的人造皮肤——触觉传感器。

在苏联卫星Vega Ⅱ号上有一个奇特的外星人，其面部是用特别敏感的PVDF压电薄膜制成的。在这颗卫星上除装备一些精密仪器及探测器外，还有一平方英尺的1微米厚的压电薄膜，在1986年对哈雷彗星尾部中的高速尘埃微粒进行了跟踪监测。据美国芝加哥大学的科学家们对数据分析得出结果表明，这种宇宙尘埃感测器在1秒内可以感测出千万个尘埃颗粒，这些尘埃颗粒的质量只有10万亿分之1克，有的速度达17万英里/小时。

PVDF川电薄膜的另一重要用途是它可测出作用于其上的巨大的机械压力。位于美国阿尔布开克的联邦基金赞助的桑迪亚国家实验室用PVDF压电薄膜制成的传感器来监测在地下核试验区产生的地震波。这种传感器可以测量出的压力达40万大气压，据桑迪亚的科学家罗博格 · 格雷厄姆说，其他的压电材料如石英，根本测不了这样高的压力，而且石英压电薄膜无论是挠性还是用途广泛性都远不如PVDF压电薄膜。

PVDF除了具有神奇的压电性能外，还可成为热电学中使用的材料。当周围有热量变化时，其表面会产生电压的变化，这种PVDF薄膜可吸收红外线的波长在5 ~ 15微米之间，而这一范围刚好是人体发出的红外线波长范围。如配以红外线聚焦装置，那么这种PVDF薄膜就可以感知到50 ~ 100英尺范围内的人的活动而将电信号传给相应的报警系统；同时这种热电性还可在火车车轮制动鼓处加以应用。

海洋能技术研究所的泰勒和博恩斯正在研制新一代更适合将海洋能转换成为电能的聚合压电材料，这种新材料与PVDF相似，但加入聚合物中的是一对氟原子，同时这对氟原子控制着聚合物分子的形状，据泰勒说，这种新材料将具有更好的压电性能和热电性能。

[Science News，1989年11月18日]