由其獨特的分子結構及其對各種有機、無機、金屬等物的親和力而具有的特殊的物理、化學、機械、熱等性能使其廣泛地應用于各種領域，如涂料、塑料、纖維、膜、電器、電池、涂層、密封等方面。其中最重要的就是其具有極好的耐高溫的性能，故可廣泛的用作高溫的絕緣材料、耐蝕的涂層材料、耐腐蝕的密封材料等

由其通用名稱可知PVDF即為聚維酚的二烯衍生物，其主要的特性是其分子中含有兩根與其主鏈上的兩根烯的氫原子都被氟取代而成的雙取代的二烯基，其化學式為(C2H2F2)n。基于對乙烯二氟單體的自由基聚合而得的，其基本的結構單元為–CH?–CF?–的半結晶的氟聚合物。由PVDF的分子鏈中大量的氟原子使其兼具了高的化學惰性、耐腐蝕、耐高溫、耐氧化等優良的物理、化學性質，同時又保持了較低的密度（≈1.78?g·cm?3）與良好的機械柔韌性等一系列優良的性能。

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1. 結構與晶相

PVDF 能形成四種主要晶相：α、β、γ、δ。

- α相 為最常見的非極性相，鏈段呈交替排列，導致偶極子相互抵消。

- β相 是極性相，鏈段全部平行排列，產生強偶極子，是 PVDF 具備 壓電、鐵電、熱電 性能的關鍵相[]。

- γ相 與 β 相類似，也具備極性，但極化程度略低。

- δ相 是在高電場下由 α 相轉變而來，亦具極性。

借助對α相的拉伸、機械拉伸、熱處理或電場的極化等特殊的工藝處理，可將其轉化為β/γ/δ相，從而大大激活其獨有的功能性.。

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3. 常見加工方式

- 熔體擠出 / 注塑：適用于制備管材、棒材、薄片。

采用對有機溶劑（如DMF、NMP等）的充分的溶解后再通過澆鑄的形式將其制成薄膜手段，再通過對其進行一定的機械拉伸處理就可得到高的β相含量的薄膜，目前已將其應用于了壓電傳感器等眾多的領域。

- 紡絲（靜電紡絲、熔體紡絲）：制備納米纖維或微纖維，用于過濾膜、能量收集器等。

憑借熱壓或熱成型的工藝便可制造出復合材料或多層的復雜的復合結構，如：碳纖維的熱壓板、熱成型的碳纖維復合材料的汽車底盤等。

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4. 主要應用領域

1. 壓電/傳感器/執行器

其以PVDF薄膜的壓電效應廣泛地應用于了壓力的傳感、聲波的探測、加速度的計量以及柔性觸摸的傳感器等各個領域的應用中。其極為寬的頻帶（可達10?3–10??Hz）以及對聲的極低的阻抗，使其在水聲、醫學超聲的探頭中都表現得尤為突出。

2. 能量收集

依托于以PVDF為核心的壓電納米發電機的不斷深入的研究將不僅能將我們周圍的各種機械的振動、人體的運動等都能轉化為電能，推動了可穿戴的電子、無線的傳感網絡等的發展。

3. 介電/電容材料

PVDF材料因為具備相對較高的介電常數，同時損耗又比較低，所以經常被應用到高性能電容器以及儲能器件當中。特別是當在復合材料里加入陶瓷或者碳納米管后，其介電性能還能得到進一步提升。

4. 過濾膜

PVDF膜因具備耐高溫、抗化學腐蝕以及低表面能的特性，在水處理、空氣過濾和醫藥分離等多個領域中，都得到了極為廣泛的應用。但由其較強的疏水性又使其易與污垢的親水分子發生強的 van der Waals相互作用，極易被各種污垢所污染，目前尚未能通過簡單的摻雜親水劑或表面改性的方法將其膜的疏水性降低下來。[]。

5. 鋰離子電池隔膜

由其卓著的化學惰性和良好的高溫熱穩定性使得PVDF得以廣泛的應用于電池的粘結劑和隔膜材料等方面，在高溫的安全性方面也表現的比較優異。

6. 生物醫學

- PVDF 的 生物相容性、柔軟性 使其適用于 柔性植入式傳感器、人工肌肉、藥物釋放載體 等。

7. 光伏/太陽能電池

采用對PVDF的功能性改性不僅可作為高性能的背電極或封裝材料大大地提升了器件的耐候性與機械強度手段，而且還可對其內的多種功能性基團的活性做出較好的調控，從而為其在各種高技術的應用中創造了更大的發展空間。

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5. 優勢與局限

優勢

其對強酸、強堿、各種溶劑的耐久性都能保持不受損的性能。

- 柔韌可加工：可制成薄膜、纖維、管材，適配多種形狀。

- 多功能性：兼具壓電、鐵電、熱電、介電等多種電學特性。

- 輕質：密度低于多數金屬和陶瓷材料。

局限

但由于其極性的相轉化都需要通過拉伸或電場的極化等工藝來獲得高的β相，且工藝的控制都相對較為嚴格，極性相的轉化對材料的性質也產生了較大的影響。

- 低表面能：導致疏水性強，限制在親水性要求高的應用（如生物醫藥）中的直接使用，需要表面改性。

但由于其相對的較低的壓電系數，在高功率或高精度的壓電驅動的場景下往往就需要對其進行合理的復合或結構的優化。

然而，由于其高頻下的介電損耗較大，難以滿足部分射頻的應用要求。

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6. 發展趨勢

依托于對共聚物（如PVDF-TrFE）或納米填料（如BaTiO?、碳納米管）的合理的調控使得晶相的比例趨于β相，從而大大提高了其壓電性能等。

憑借對膜的表面功能化，如引入適當的親水基團、金屬氧化物或聚合物的改性等，可以有效的改善膜的親水性，降低膜的污染等對膜的不利影響從而提高了膜的可靠性和利用率。

借助將PVDF與高的介電常數的陶瓷或導電的填料等的合成而制備的高的介電常數/高的機械強度的多功能的材料，既可用作柔性電子的核心材料，又可用作新一代的能量存儲的材料等.。

憑借對低的的溶劑或甚至是無的溶劑的加工技術的深入的探索，不僅可以有效的降低了對環境的污染的負擔,同時也能對生產的效率造成至關重要的提升.。

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總結

而作為一類兼具了較好的化學惰性、熱穩定性、機械柔韌性等優良的物理性質，且可多種形式的電學功能的高性能的氟聚合物——PVDF，對于其在新一代的高新材料的開發中起著越來越重要的作用。其通過對其的適當的加工與相位的調控，對其在傳感、能量的收集、過濾、儲能、醫療等眾多高技術領域都發揮著關鍵的作用。在相位工程的不斷深入和復合技術的不斷突破背景下，PVDF的應用范圍也正不斷的向前延伸，尤其在柔性電子與可穿戴的設備中的前景尤為廣闊，充分地展現了其獨特的優點。

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