[發明專利]一種具有微結構的聚偏氟乙烯壓電薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 200910023561.2
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101691202A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 丁玉成;劉紅忠;安寧麗;盧秉恒;劉亞雄
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;快速制造國家工程研究中心
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種具有微結構的聚偏氟乙烯壓電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制備金屬電極層：在硅基底或玻璃基底上濺射一層300nm-500nmSiO₂做絕緣隔離層，然后在該絕緣隔離層上濺射100nn-400nm厚的金屬電極層；

2)聚合物溶液的配置：將聚偏氟乙烯PVDF粉末或者聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物粉末作為溶質，在15℃-20℃環境下溶解于二甲基甲酰胺DMF和丙酮的混合溶液中配制成濃度為40-70g/L的聚合物溶液，混合溶液中二甲基甲酰胺DMF與丙酮的體積比為30～95∶70～5，用磁力攪拌機攪拌聚合物溶液30-60分鐘后，并將聚合物溶液置于真空1/2-2小時、密封放置12-72小時；

3)旋涂聚合物溶液：用旋涂機以1000-4000rpm的轉速將步驟2)中配制好聚合物溶液旋涂于金屬電極層上，得到聚合物層；

4)使聚合物層填充金屬模具：把旋涂好聚合物溶液的硅基底或玻璃基底放置在120-180℃熱壓印臺上，將金屬模具壓向步驟3)得到的聚合物層的表面，然后將金屬模具的型腔抽真空，真空壓力為0.1Pa，使步驟3)所得聚合物層充滿金屬模具的型腔；

5)聚合物結晶和極化：在金屬電極層和金屬模具之間施加場強為50-800V/μm的電壓，保持20分鐘；

6)薄膜微結構成型：撤去電場后，控制壓印機的壓印頭的壓力為1-2MPa使金屬模具向下壓聚合物層，保持壓力1～2小時，逐漸降溫至80℃，退火處理3-36小時，得到具有微結構的壓電薄膜。?

2.根據權利要求1所述的具有微結構的聚偏氟乙烯壓電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制備金屬電極層：在硅基底或玻璃基底上濺射一層300nm的SiO₂做絕緣隔離層，然后在該絕緣隔離層上濺射100nm厚的金屬電極層；

2)聚合物溶液的配置：將聚偏氟乙烯PVDF粉末或者聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物粉末作為溶質，在15℃環境下溶解于二甲基甲酰胺DMF和丙酮的混合溶液中配制成濃度為70g/L的聚合物溶液，混合溶液中二甲基甲酰胺DMF與丙酮的體積比為95∶5，用磁力攪拌機攪拌聚合物溶液60分鐘后，并將聚合物溶液置于真空1/2小時、密封放置72小時；

3)旋涂聚合物溶液：用旋涂機以4000rpm的轉速將步驟2)中配制好聚合物溶液旋涂于金屬電極層上，得到聚合物層；

4)使聚合物層填充金屬模具：把旋涂好聚合物溶液的硅基底或玻璃基底放置在180℃熱壓印臺上，將金屬模具壓向步驟3)得到的聚合物層的表面，然后將金屬模具的型腔抽真空，真空壓力為0.1Pa，使步驟3)所得聚合物層充滿金屬模具的型腔；

5)聚合物結晶和極化：在金屬電極層和金屬模具之間施加場強為50V/μm的電壓，保持20分鐘；

6)薄膜微結構成型：撤去電場后，控制壓印機的壓印頭的壓力為2MPa使金屬模具向下壓聚合物層，保持壓力2小時，逐漸降溫至80℃，退火處理36小時，得到具有微結構的壓電薄膜。