B. A. Nazarbayeva

Pyezoelektrik  plenkalar. 

1969  yilda  yaponiyalik  olim  Kavai    PVDF 

plenkalarda  kuchli  pyezoelektrik  effektni  aniqlagan,  1975  yilda  esa  Pioneer  LTD 

kompaniyasi PVDF plenkalar asosida ishlangan birinchi ovoz kuchaytirgichlar va 

naushniklarni ishlab chiqara boshlagan. PVDF  –  bu  yarim  kristall polimer  bo‘lib, 

uning  kristallanish  darajasi  50%  ni  tashkil  qiladi.  Huddi  boshqa  yarim  kristall 

polimerlar  kabi  PVDF  o‘zida  amorf  zonalarga  ega  bo‘lgan  qatlamli  strukturani 

taqdim qiladi. Uning kimyoviy formulasi SF

2 

SN

2 

ning takrorlanuvchi zvenolaridan 

tashkil topadi: 

---

161 

 

 

PVDF  ning  molekulyar  og‘irligi  taxminan  10  ni  tashkil  qiladi,  bu  taxminan 

2000 ta takrorlanuvchi zvenoga to‘g‘ri keladi. Plenka amalda shaffof va infraqizil 

diapazonga  yaqin  diapazonda  ko‘rinuvchan  bo‘lib  hisoblanadi  va  elektromagnit 

spektrining  uzoq  sohasidagi  infraqizil  nurlanishni  yutadi.  Uning  zichligi  1780 

kg/m

3 

atrofida.  PVDF  mexanik  jihatdan  mustahkam  va  qayishqoq  material  bo‘lib 

hisoblanadi. pyezodatchiklarda qo‘llash uchun bu plenka bitta yoki birdaniga ikkita 

yo‘nalishda shunday tortiladiki, bunda uning o‘lchamlari bir necha martaga oshadi. 

Qayishqoqlik  koeffitsitsientlari  (Yung  moduli  kabi)  cho‘zilish  kattaligi  bilan 

belgilanadi.  Masalan,  plenka  140

  haroratda  4:1  nisbatgacha  cho‘zilgan  bo‘lsa, 

uning  YUng  moduli  2.1  GPa  ga  teng  bo‘ladi,  agar  6.8:1  nisbatgacha  cho‘zilgan 

bo‘lsa,  modul  4,1  GPa  ni  tashkil  qiladi.  Plenkaning  solishtirma  qarshiligi  uning 

nisbiy  cho‘zilish  kattaligiga  bog‘liq  bo‘ladi.  Masalan,  unchalik  katta  bo‘lmagan 

cho‘zilishda  solishtirma  qarshilik  6,3 



  10

15 

Ώ



sm  ga  teng  bo‘ladi.  7:1  cho‘zilish 

darajasida esa u 2 



10

16 

Ώ



sm ni tashkil qiladi. 

Garchi 

PVDF 

plenkaning 

pyezoelektrik 

koeffitsiyentlari 

boshqa 

pyezomateriallarniki  kabi,  masalan,  BaTiO

3

  va  PZT  niki  kabi  unchalik  yuqori 

bo‘lmasada,  ular  hatto  ularga  elektr  maydonlarining  juda  kuchli  o‘zgaruvchilari 

ta’sir  ko‘rsatgan  taqdirda  ham  qutblanishni  saqlab  qolishdek  noyob  xususiyatga 

ega. Bu shuni bildiradiki, PVDF plenkaning 

d

31 

qiymati PZT ga qaraganda qariyb 

10  marta  kichik  bo‘lishiga  qaramasdan,  uning  maksimal  deformatsiyasi  xuddi 

o‘sha  PZT  ga  qaraganda  anchagina  katta  bo‘lishi  mumkin,  chunki  PVDF  uchun 

elektr maydoning eng chekka yo‘l qo‘yiladigan kattaligi PZT uchun xuddi shunday 

tavsifdan  100  baravar  oshiq.  Buning  ustiga    PVDF  plenkalar  vaqtda  juda  yaxshi 

barqarorlikka  ega,  60

  haroratda  saqlanganda  ular  olti  oyda  bor-yo‘g‘i  1-2% 

sezgirlikni yo‘qotadi. 

Pyezoplenkalarning pyezokeramikaga qaraganda boshqa bir afzalligi ularning 

past akustik impedansi bo‘lib hisoblanadi, u qiymati bo‘yicha suv, odam tanasining 

---

162 

 

to‘qimalari 

va 

boshqa 

organik 

moddalarga 

yaqin 

bo‘ladi. 

Masalan, 

pyezoplenkaning akustik impedansi suvning impedansidan bor-yo‘g‘i 2,6 martaga 

farq  qiladi,  pyezokeramika  uchun  esa  u,  qoidaga  ko‘ra,  11  martaga  katta. 

Impedanslarning  yaqin  qiymatlari  suvda  va  to‘qimalarda  akustik  signallarni 

samaraliroq  uzatishni  amalga  oshirish  imkonini  beradi.  Pyezoelektrik  plenkalar 

quyidagi noyob xususiyatlarga ega: 

•

 

Keng chastotalar diapazoni: 0,001 ... 10

9 

Hz. 

•

 

Katta  dinamik  diapazon:  10

8 

...  10

6 

psi  (kvadrat  dyuymga  funt)  yoki 

mkTorr dan Mbar gacha. 

•

 

Past  akustik  impedans:  suv,  odam  tanasining  to‘qimalari  va  boshqa 

organik moddalarga yaqin. 

•

 

Yuqori qayishqoq beriluvchanlik. 

•

 

Yuqori chiqish kuchlanishi: bir xil kuchlar qo‘yilganda pyezokeramikaga 

qaraganda 10 martaga oshiq.  

•

 

Dielektrikning  yuqori  elektr  mustahkamligi:  75  V/mkm  gacha  bo‘lgan 

maydonlarga  bardosh  beradi,  bunda  aksariyat  pyezokeramik  materiallar 

qutblanishni yo‘qotadi. 

•

 

Yuqori  mexanik  mustahkamlik  va  zarbaga  bardoshlilik:  10

9 

...  10

10 

mustahkamlik darajasi. 

•

 

Yuqori barqarorlik: namlikka (namlikni yutish 0,02% dan kam), aksariyat 

kimyoviy  reaktivlarga,  oksidlovchilarga,  qudratli  ultrabinafsha  va  yadro 

nurlanishiga barqarorlik. 

•

 

Ulardan ixtiyoriy formadagi strukturani olish mumkin. 

•

 

Ularni odatdagi elimlar bilan tutashtirish mumkin. 

 

Huddi  boshqa  ferroelektrik  materiallar  kabi  PVDF  ham  piroelektrik 

hususiyatlarga ega, ya’ni haroratning o‘zgarishiga javob tariqasida uning yuzasida 

elektr  signali  paydo  bo‘ladi.  PVDF  plenkalar  7...20  mkm  to‘lqin  uzunliklari 

diapazonida infraqizil nurlarni kuchli tarzda yutadi. Bu diapazon spektrning odam 

---

163 

 

tanasi  tomonidan  nurlatiladigan  to‘lqin  uzunliklariga  mos  keladi.  Biroq  PVDF 

plenkalarning  o‘zlari  issiqlik  nurlanishini  yutishiga  qaramasdan,  piroelektrik 

datchiklarda  ular  ba’zan  qiziqtiruvchi  diapazonning  to‘lqinlarini  kuchli  tarzda 

qaytaradigan  ikkita  yupqa  elektrodlar  orasiga  joylashtiriladi.  Bunday  hollarda 

issiqlik nurlanishi manbaiga yaqinroq joylashgan elektrod yoki issiqlikni yutadigan 

qatlam  bilan  qoplanadi,  yoki  nixromdan  (yuqori  yutish  qobiliyatiga  ega  bo‘lgan 

qotishma)  tayyorlanadi.  PVDF  plenkalar  asosida  odamlarning  ko‘chishini  nazorat 

qiladigan 

datchiklar, 

shuningdek 

tunda 

kuzatish 

uchun 

mo‘ljallangan 

videokameralar  va  lazerli  nusxa  ko‘chirish  priborlari  kabi  boshqa  murakkabroq 

qurilmalar  uchun  piroelektrik  datchiklar  ishlanadi.  Yaqinda  PVDF  plenka 

asosidagi, polimerlarga xos bo‘lgan piroeffektdan foydalanadigan, barmoq izlarini 

identifikatsiyalash  imkonini  beradigan  infraqizil  matritsalar  namoyish  qilindi. 

PVDF  ning  keyingi  yillarda  ishlab  chiqilgan  yangi  sopolimerlari  pyezoelektrik 

polimer datchiklarda keng qo‘llanilish sohasiga ega bo‘lgan. Bunday polimerlardan 

anchagina yuqori haroratlarda (135

) foydalaniladi, ulardan datchiklarning yangi 

formalarini –ssilindrik va yarim sferik datchiklarni olish mumkin. Ulardan ularning 

qalinligi  PVDF  plenkalar  asosidagi  qurilmalar  uchun  eng  chekka  qiymatlardan 

oshiq bo‘lgan sensorlarni, masalan, ultraqalin qoplamali kremniyli datchiklarni va 

devorlarining  qalinligi  1200  mkm  dan  oshiq  bo‘lganssilindrli  gidrolokatorlarni 

tayyorlash  mumkin.  Pyezoelektrik  kabellar  ham  ularning  sopolimerlaridan 

foydalanadi. 

Pyezoelektrik 

plenkalar 

asosidagi 

datchik, 

pyezokeramik 

qayta 

shakllantirgichlardan  farqli  o‘laroq,  anchagina  keng  dinamik  va  chastota 

diapazonlariga  ega.  Keng  polosalar  chastotasi  (amalda  0  dan  2  GHz  gacha) 

polimerlarga  xos  bo‘lgan  yumshoqlik  bilan  izohlanishi  mumkin.  Tovush 

signallarini  uzatgichlarda  ikkita  uchidan  qotirilgan  plenkali  pyezoelement