所谓极化就是对铁电/压电材料或驻极体材料施加外部能量（通常是强电场），使其内部的电偶极子有序排列，从而获得宏观压电性、热电性或存储空间电荷的过程。这是功能材料（如压电陶瓷、PVDF压电薄膜、驻极体麦克风材料）制备中的关键工序。

电晕极化——测试薄膜样品的极化装置

这是一种非接触式的薄膜或表面极化方法。

1. 测试/极化原理

• 过程：高压使针尖位置附近的空气分子发生电离，产生大量的离子（如正电晕时产生正离子）。这些离子在电场驱动下轰击样品的上表面，并在样品表面或内部陷阱中沉积下来，形成稳定的空间电荷。

• 机制：电荷注入与捕获。主要依靠外部离子在介质表面或近表面沉积，形成一层极化的电荷层，或激发材料自身偶极子的取向。

2. 主要测试/极化样品

• 形态：薄膜、多孔膜、纤维网等薄型、柔性的样品。尤其适合无法承受油浴高温或接触电极困难的样品。

• 材料：

  ○   聚合物压电/驻极体薄膜（如PVDF、FEP、PTFE）。

  ○   多孔聚丙烯（PP）驻极体材料（用于空气过滤器、驻极体麦克风）。

  ○   纳米纤维静电纺丝膜。

• 特点：样品无需预先制作上表面电极，极化过程不直接接触。

3. 主要测试/极化内容

• 核心目的：在材料中引入稳定的空间电荷，制备驻极体，或激活薄膜的压电/热电性能。

• 关键参数控制：

  ○   电晕电压（决定电离强度和电荷密度）：极化电压20kV、30kV、50kV（按用户要求定制电源）。

  ○   针板间距：影响电晕区的均匀性和电场分布。

  ○   极化温度：PID控温方式，最高温度250℃，温控精度±0.5℃。

  ○   极化时间：影响沉积电荷的总量。可设置。

• 极化效果评估（极化后进行）：

  ○   表面电位测量：使用静电计或振动电容式表面电位计，直接测量样品表面的静电位，是评估驻极体性能的最主要手段。

  ○   热刺激放电（TSD）电流谱：分析材料中捕获电荷的能级分布和热稳定性。

  ○   压电常数d33测量（对于PVDF等）：评估其薄膜压电性能。

油浴极化——测试块体样品的极化装置

这是一种接触式的体材料极化方法。

1. 测试/极化原理

• 装置：将预先制备好的电极（如上、下表面被覆银电极）的样品浸入高绝缘性、高沸点的硅油或变压器油浴中。

• 过程：在油浴中对样品施加一个强直流电场（通常接近但低于材料的矫顽场），同时加热至材料的居里温度附近。在高温下，材料内部的电畴（偶极子区域）更容易在外电场作用下翻转和定向排列。

• 机制：热激活与电场定向相结合。高温降低了电畴翻转的能量壁垒，直流电场提供了定向驱动力。极化完成后，通常需要在保持电场的情况下缓慢冷却至室温，以“冻结”取向后的电畴结构。

2. 主要测试/极化样品

• 形态：块体、厚片、陶瓷圆片等具有一定厚度和机械强度的样品。

• 材料：

  ○   传统的压电陶瓷（如PZT、BaTiO₃）。

  ○   聚合物压电陶瓷复合材料。

  ○   部分需要体极化的压电单晶或厚膜。

• 特点：样品须能够耐受油浸和高温，且通常已制作好欧姆接触电极。

3. 主要测试/极化内容

• 核心目的：激活材料的体压电性能。

• 关键参数控制：

• 极化电场强度（kV/mm）（决定电畴翻转的驱动力）：极化电压20kV、30kV、50kV（按用户要求定制电源）。

• 极化温度：PID控温方式，最高温度250℃，温控精度±0.5℃。

• 极化时间：确保充分极化。可设置。

• 升降温速率：1 ~ 10 ℃/min（影响最终畴结构的稳定性）。

• 极化方式：常温极化、恒压极化、阶梯极化。

• 极化效果评估（极化后进行）：

  ○   压电常数d33测量：使用准静态d33测量仪或阻抗分析仪，评估其将机械能转化为电能的能力。

  ○   介电性能测试：观察介电常数和损耗的变化。

  ○   铁电回线测试：观察极化后的电滞回线形状，判断饱和极化强度。