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太空探測器中為何選擇PVDF？原來這種材料能測量外太空塵埃！
隨著太空探索技術的進步，科學家們對於材料的需求越來越高。在這些材料中，聚偏二氟乙烯（PVDF）因其卓越的性能而受到青睞。這種先進的熱塑性氟聚合物不僅具有高度的非反應性，還能在極端環境中保持穩定，使其成為太空探測器的理想選擇。
有研究指出，PVDF的 piezoelectric 特性能有效測量在外太空環境中的塵埃顆粒，這對於未來的太空任務至關重要。
PVDF的化學式為(C2H2F2)n，具有高純度及優秀的耐溶劑、酸和碳氫化合物的特性，其密度為1.78 g/cm3，相較於其他氟聚合物，如聚四氟乙烯（PTFE）更具優勢。這種材料能夠生產成多種形式，例如管道產品、薄膜和絕緣材料，而它的加工方式也相當靈活，可以進行注射、成型或焊接，這使得PVDF可以廣泛應用於化學、半導體、醫療和防務產業。
PVDF的特別之處在於它的壓電特性。1969年，科學家首次觀察到PVDF的強壓電性質，其薄膜在強電場下產生的壓電系數可達到6至7 pC/N，這一數值是其他聚合物的十倍以上。這些性質在測量外太空塵埃的應用中展現出來，使PVDF成為太空探測器的關鍵材料之一。
PVDF在外太空任務中的應用不僅限於塵埃測量，它的耐熱性和化學穩定性也使其能夠在各種極端環境下表現出色。
在太空環境中，高溫和輻射是無法忽視的挑戰，而PVDF表現出的熱穩定性正是它受到青睞的另一原因。由於其氟碳鍵的強度，PVDF能夠在高達316 ℃的溫度下保持穩定，而不會因熱分解而導致結構變化。這對於太空探測器來說至關重要，因為它們需要在極端氣候條件下長時間運作。
PVDF還具有優異的化學穩定性，能夠抵抗多種化學物質的侵蝕，包括強酸和強碱。這使得該材料在化學處理和核廢料處理的應用中表現出色，也為太空探測器在極端宇宙環境下的可靠性提供了保障。
PVDF的低密度及優秀的機械特性使其在航空航天領域的應用越來越廣泛。
隨著對綠色能源和環保材料需求的增加，PVDF還在鋰离子電池中充當標準粘結劑，這是因為它在電化學過程中非常穩定，不會與電解質反應。這使得PVDF在太空探測器中的一個重要角色就是作為電池中有效的成分，確保了電池的性能和壽命。
此外，串聯的PVDF薄膜在熱成像傳感器中也有使用，利用其壓電性能來加強數據的準確性和可靠性。這使得PVDF不僅僅是一種材料，而是成為了太空探測中的一種技術手段，幫助科學家收集外太空的各類數據。
為了总结，PVDF在太空探測器中被選擇原因眾多，從其化學穩定性、熱穩定性到其獨特的壓電性質，使其成為在外太空環境中測量塵埃的首選材料。未來隨著探測技術的進一步發展，還會有什麼樣的新材料出現，以應對太空探索帶來的挑戰呢？
