[發明專利]一種螺旋管式壓電彈簧及其制備方法

有效

• 申請號: 201610102634.7
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105633270B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 曹自平;王祥東;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08;H01L41/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

1.一種螺旋管式壓電彈簧的制備方法，所述螺旋管式壓電彈簧為螺旋管狀結構，壓電彈簧從內至外包括金屬內芯、壓電材料層和外電極層，所述金屬內芯為螺旋管狀結構，所述壓電層由金屬內芯從壓電前驅體溶液中提出并經過溫度梯度爐熱處理后生成，所述外電極采用真空蒸鍍法制備而成，外電極均勻蒸鍍在壓電彈簧的表面；其特征在于，該制備方法首先把金屬內芯繞制成螺旋管狀結構；然后使用提拉法把螺旋管狀內芯從壓電前驅體溶液中提出，隨后使用溫度梯度爐進行熱處理，如此反復多次，直到達到所需厚度；最后使用蒸鍍法在螺旋管狀結構上均勻蒸鍍金屬外電極，之后經過極化處理，而得到螺旋管式壓電彈簧，該制備方法具體包括如下步驟：

步驟一：把耐高溫的金屬內芯繞制成螺旋管狀結構，作為制備壓電彈簧的金屬內芯，之后，制備壓電前驅體溶液作為壓電層制備的原材料；

步驟二：將制備好的壓電前驅體溶液放入燒杯中，將螺旋管式的金屬內芯懸掛到事先準備好的電機上，同時，使得螺旋管式的彈簧通過中間溫度較高的溫度梯度爐；將裝有壓電前驅體溶液的燒杯放在管式電爐下方，啟動電機，使得螺旋管式的彈簧均勻的浸潤在壓電前驅體溶液中，浸潤后，將螺旋管式的彈簧吊起，在溫度梯度爐內高溫加熱，使得壓電薄膜均勻的涂布在螺旋管式的金屬內芯上；單層壓電層涂布完成之后，需要對步驟二反復進行多次，直到達到所需的壓電層厚度；

步驟三：將制備好壓電層的螺旋管式壓電彈簧固定到旋轉臺上，通過熱蒸發鍍膜設備進行外電極制備，在電極制備的過程中，保證螺旋管式壓電彈簧均勻旋轉，同時通過改變不同的旋轉方向來使得電極均勻地涂布在螺旋管式壓電彈簧上；

步驟四：外加電場，對制備的螺旋管式壓電彈簧進行極化處理，使壓電彈簧表現出壓電性能；

步驟五：將制備好的螺旋管式壓電彈簧，加上測試引線，進行螺旋管式壓電彈簧電學性能的測試和分析。

2.如權利要求1所述的螺旋管式壓電彈簧的制備方法，其特征在于，金屬內芯由含鐵或含鈦或含銅或鎳的金屬線材制備而成，并繞制成螺旋管狀結構。

3.如權利要求1所述的螺旋管式壓電彈簧的制備方法，其特征在于，壓電層是由金屬內芯從壓電前驅體溶液中提出后并經過溫度梯度爐熱處理后生成，并通過反復從壓電前驅體溶液中提拉和溫度梯度爐熱處理過程而達到指定的厚度。

4.如權利要求1所述的螺旋管式壓電彈簧的制備方法，其特征在于，溫度梯度爐是一個管式加熱爐，該加熱爐的中部加熱區溫度顯著高于兩端部加熱區的溫度，即中部加熱區與兩端部加熱區存在溫度梯度。

5.如權利要求1所述的螺旋管式壓電彈簧的制備方法，其特征在于，螺旋管式壓電彈簧的外電極采用真空蒸鍍法制備而成，在蒸鍍時同時保持壓電彈簧沿不同的旋轉軸進行旋轉，使得外電極均勻蒸鍍在壓電彈簧的表面。