[發明專利]微波輻照制備高活性壓電功能膜的方法

無效

• 申請號: 201010192578.3
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101914215A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 張曉青;婁可行;王學文;孫轉蘭;曹功勛;夏鐘福
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C08J9/36
• 分類號: C08J9/36;C08J9/40;C08J7/00;C08J7/02;C08J3/28;H01L41/26;H01G7/02
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 陳龍梅

技術領域

微波輻照制備高活性壓電功能膜的方法，涉及一種高活性壓電功能膜的制作方法，具體是通過微波輻照改善壓電駐極體功能膜活性的方法，屬于柔性壓電功能材料技術領域。

技術背景

以非極性聚合物材料為連續相的微孔結構膜，通過適當的電極化處理后具有突出的壓電效應和類似于鐵電材料的電滯回線，被命名為壓電駐極體或鐵電駐極體，是近二十年剛剛發展起來的新一類機電能量轉換材料。在傳感、探測、能量采集、軍事以及醫學等領域有很大的應用前景。

根據理論模型可知，表征壓電駐極體活性大小的壓電系數d₃₃與微孔膜的電極化能力和彈性模量有關：膜的電極化能力越強，彈性模量(楊氏模量)越低，獲得的壓電活性越大。為了獲得強壓電活性的壓電駐極體膜，通常采用的方法是“高壓氣體膨化工藝”。高壓氣體膨化工藝的具體步驟是：首先將微孔膜材料置于高壓釜中，選取合適的氣體種類，設定恰當的溫度和氣體壓強，然后讓微孔膜在上述參數條件下放置若干個小時，最后當微孔膜的內部微孔中的氣壓和高壓釜設定的氣壓達到平衡時，在極短的時間內釋放高壓釜中的氣體至環境氣壓，由于微孔膜的內外氣壓差了一個壓強差，所以引起微孔膜內部孔洞的形變，從而優化了微孔膜的電極化性能和彈性性質，獲得強壓電活性膜。但是高壓氣體膨化方法需要特殊的較高成本的設備-高壓釜，同時由于多種因素(例如溫度、氣壓、氣體種類等)均對微孔膜的改性結果產生影響，所以達到優化微孔膜的電極化性能和彈性性質的目的比較麻煩，工藝難以控制。

發明內容

本發明的目的在于公開一種強壓電活性壓電功能膜的制備方法。用本發明的方法工藝簡便易行，設備投資和制作成本低，安全，得到的多孔聚合物壓電功能膜的壓電活性大。

為了達到上述目的，本發明采用微波輻照的方法，首先選擇原膜為市售的型號為PQ50的聚丙烯多孔膜，或COC(環烯烴共聚物)，PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，選用對微波有響應的溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、丁酮、乙醇等，把原膜浸泡入溶劑中，浸泡時間為20-30h，從溶劑中取出原膜，將其置于輻照能量為1.99×10^-25～1.99×10^-22J微波下輻照，輻照時間為50s-100s，浸入原膜孔洞中的溶劑被微波加熱，使得溶劑的溫度上升，孔洞中的溶劑受熱蒸發成氣體，達到膨化孔洞的效果，立即將輻照過的原膜放在0℃冰水或液氮中冷卻，得到具有高電極化能力和低楊氏模量的多孔膜，進而通過適當的電極化處理獲得強壓電活性的壓電駐極體功能膜。

本發明的優點是：

1.由于本發明只要把原膜浸泡入溶劑中，然后置于微波下輻照，因此工藝簡單，制作成本低。

2.相比于高壓氣體膨化工藝，本發明的設備投資低廉易得。

3.由于本發明的工藝是在常壓下完成的，所以安全性好。

附圖說明

圖1為本發明剛浸入溶劑的原膜的結構示意圖。

圖2為本發明浸泡完全的原膜的結構示意圖。

圖3為本發明剛進行微波輻照的原膜的結構示意圖。

圖4為本發明微波輻照完成后溶劑已蒸發的壓電功能膜的結構示意圖。

圖5為原膜的截面掃描電鏡圖。

圖6為本發明實施例1制備的壓電功能膜的截面掃描電鏡圖。

圖7為本發明實施例2制備的壓電功能膜的截面掃描電鏡圖。

圖8為本發明實施例3制備的壓電功能膜的截面掃描電鏡圖。

圖9為本發明實施例4制備的壓電功能膜的截面掃描電鏡圖。

圖10為本發明實施例5制備的壓電功能膜的截面掃描電鏡圖。

圖11為本發明五種實施例制備的壓電功能膜與原膜的厚度對比圖。

圖12為本發明五種實施例制備的壓電功能膜與原膜的密度對比圖。

圖13為本發明的密度測量儀結構示意圖。

圖中1-容器，2-溶劑，3-薄膜，4-孔洞，5-分析天平，6-測量臺，7-細鐵絲，8-支架，9-水槽，10-V型鐵絲網。

具體實施方式

實施例1