[發(fā)明專利]壓電元件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910188417.4
• 申請(qǐng)日: 2009-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102074648A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何向明;蒲薇華;王莉;李建軍;高劍;任建國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): H01L41/083
• 分類號(hào): H01L41/083;H01L41/193;H01L41/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓電元件及其制備方法。

背景技術(shù)

壓電元件為將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件，其包括一壓電材料層以及位于該壓電材料層兩側(cè)的電極層。當(dāng)在該壓電元件表面施加一壓力時(shí)，可在該兩電極層檢測(cè)到相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)輸出。該壓電材料層由具有壓電效應(yīng)的材料制成，現(xiàn)有技術(shù)中較為常用的壓電材料為壓電陶瓷，如鈦酸鋇、鈦酸鉛及鎬鈦酸鉛等，以及壓電聚合物，如聚偏氟乙烯等。

聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)是由單體丙烯腈經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而得到。聚丙烯腈是制造合成纖維的主要原料，可以用于制造腈綸及碳纖維等材料，主要用于紡織及化工領(lǐng)域(請(qǐng)參見(jiàn)W.WATT?&?W.JOHNSON，Mechanism?of?oxidisation?of?polyacrylonitrile?fibres，Nature，257，210-212(1975))。然而，目前尚未見(jiàn)到有采用聚丙烯腈用作壓電元件的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種新型的壓電元件及其制備方法。

一種壓電元件，其包括：一聚合物層，該聚合物層的材料包括熱解聚丙烯腈；一第一金屬層設(shè)置于該聚合物層一表面；以及一第二金屬層設(shè)置于該聚合物層另一表面，該第一金屬層與第二金屬層具有不同的功函數(shù)。

一種壓電元件的制備方法，其包括：提供一聚丙烯腈原料，將該聚丙烯腈原料在220℃至350℃加熱，使該聚丙烯腈原料受熱分解為熱解聚丙烯腈；將該熱解聚丙烯腈與一粘結(jié)劑及一揮發(fā)性溶劑混合形成一漿料；將該漿料涂覆于一第一金屬層表面，形成一聚合物層；干燥該聚合物層；以及將一第二金屬層覆蓋于該聚合物層表面并相互壓合。

一種壓電元件的制備方法，其包括：提供一聚丙烯腈原料，將該聚丙烯腈原料在220℃至350℃條件下加熱，使該聚丙烯腈原料受熱分解為熱解聚丙烯腈；將該熱解聚丙烯腈與一粘結(jié)劑及一揮發(fā)性溶劑混合形成一漿料；提供一絕緣基板，在該絕緣基板表面形成一第一金屬；將所述漿料涂附于該第一金屬層表面，形成一聚合物層；以及在該聚合物層表面形成一第二金屬層。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本方法以聚丙烯腈為原料，制備得到了具有壓電效應(yīng)的壓電元件，拓寬了聚丙烯腈的應(yīng)用領(lǐng)域。該壓電元件通過(guò)具有不同功函數(shù)的金屬與該熱解聚丙烯腈相互層疊，當(dāng)受到一壓力作用時(shí)，由于該熱解聚丙烯腈與不同功函數(shù)的金屬具有不同的肖特基接觸(Schottky?contacts)，從而產(chǎn)生電勢(shì)差。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種壓電元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例一種壓電元件的制備方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例一種壓電元件的制備方法的流程圖。

圖4是圖1中壓電元件測(cè)試時(shí)的連接關(guān)系示意圖。

圖5是圖1中壓電元件的測(cè)試曲線。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例壓電元件100及其制備方法。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種壓電元件100，其包括一聚合物層120、一第一金屬層110以及一第二金屬層130。該聚合物層120具有兩個(gè)相對(duì)的表面，該第一金屬層110及第二金屬層130分別設(shè)置在所述聚合物層120兩個(gè)相對(duì)的表面，形成三層貼合層疊設(shè)置結(jié)構(gòu)，該聚合物層120設(shè)置在該第一金屬層110與該第二金屬層130之間。

該聚合物層120的主要材料為熱解聚丙烯腈(pyrolytic?polyacrylonitrile，PPAN)。該熱解聚丙烯腈為將聚丙烯腈在350℃以下加熱一定時(shí)間得到。由于加熱的作用，該聚丙烯腈中的分子鏈產(chǎn)生環(huán)化作用，形成聚并吡啶單元進(jìn)一步地，該聚合物層120還可包含少量粘結(jié)劑，使該聚合物層120更好的與金屬層相結(jié)合并成型。該熱解聚丙烯腈占聚合物層120總質(zhì)量的90％以上，優(yōu)選為95％以上。本實(shí)施例中，該聚合物層120包括占總重量比97％的熱解聚丙烯腈，以及占總重量比3％的粘結(jié)劑。本實(shí)施例中，該粘結(jié)劑為PAN。該聚合物層120的厚度為1微米～500微米，優(yōu)選為100微米～200微米。本實(shí)施例中，該聚合物層120的厚度約為150微米。