[發明專利]一種鐵電聚合物電卡材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810134566.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108192247B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 張光祖;胡昭耀;翁靈兮;姜勝林;李明鈺
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K3/22;B82Y40/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明公開了一種鐵電聚合物電卡材料及其制備方法，其中鐵電聚合物電卡材料為聚偏氟乙烯(PVDF)基鐵電聚合物電卡納米線陣列，該聚偏氟乙烯基鐵電聚合物電卡納米線陣列還內嵌于多孔陽極氧化鋁AAO模板中。本發明是將聚偏氟乙烯基鐵電聚合物電卡材料控制形成納米線陣列，并將該納米線陣列還內嵌于多孔陽極氧化鋁AAO模板中，通過溶液浸潤法在多孔陽極氧化鋁AAO模板中制備該鐵電聚合物納米線陣列，通過對關鍵的鐵電聚合物的形貌、結構、內部微觀連接構造等進行改進，與現有技術相比能夠有效解決鐵電聚合物電卡強度低、電卡材料內的熱傳導困難、電卡器件的制冷功率密度低等問題。

技術領域

本發明屬于制冷技術領域，更具體地，涉及一種鐵電聚合物電卡材料及其制備方法，制得的電卡材料可用于新型固態制冷技術，尤其涉及鐵電聚合物電卡納米線陣列及其制備方法。

背景技術

制冷技術被廣泛用于工業、軍事、醫療和日常生活中。目前絕大多數制冷設備使用傳統壓縮制冷技術，而這種制冷方式存在制冷效率低、設備難以小型化等問題，并且壓縮制冷所使用的制冷劑對環境造成了嚴重破壞，人們亟待尋找新型的制冷方式。

電卡制冷是一種新型制冷方式。電卡材料利用外加電場來激發其體內的相變，并借助相變引起的吸熱作用實現制冷。電卡制冷屬于固態制冷、無需對環境有危害的制冷劑，且具有制冷效率高、能耗低、易于小型化等特點，在制冷技術領域受到了廣泛關注。近年來，鐵電聚合物展現出較強的電卡效應，且易成型、重量輕，是電卡制冷器件和技術的重要材料之一。

然而，鐵電聚合物電卡強度較低(即較強的電卡效應須要較高的電場來激發)，這給電卡制冷器件的設計帶來了極大的難度，并使器件的穩定性和可靠性降低；與此同時，鐵電聚合物的熱導率低，電卡材料內的熱傳導困難，嚴重制約了電卡器件的制冷功率密度。因此，開發在低電場下具有強電卡效應和良好導熱能力的電卡材料具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種鐵電聚合物電卡材料及其制備方法，其中通過對關鍵的鐵電聚合物的形貌、結構、內部微觀連接構造(尤其是相對應的熱傳導微觀機制)，以及對應制備方法的整體流程設計及各個關鍵步驟的條件與參數等進行改進，與現有技術相比能夠有效解決鐵電聚合物電卡強度低、電卡材料內的熱傳導困難、電卡器件的制冷功率密度低等問題，本發明是將聚偏氟乙烯基鐵電聚合物電卡材料控制形成納米線陣列，并將該納米線陣列還內嵌于多孔陽極氧化鋁AAO模板中，通過溶液浸潤法在多孔陽極氧化鋁AAO模板中制備該鐵電聚合物納米線陣列，一方面利用AAO多孔模板的納米應力限制效應誘導鐵電聚合物結晶行為的改變從而提升其電卡效應，另一方面將熱導率高的AAO管壁作為高速導熱通道，加速電卡材料與冷熱端的熱傳遞、提高電卡材料在工作中的制冷功率密度，使得鐵電聚合物電卡材料在較低的電場下具有較強的電卡效應和良好的熱傳導能力，是一種尤其適用于新型固體制冷的鐵電聚合物電卡材料。并且，本方法的制備工藝簡單、易于實施，在電卡制冷領域有著重要的使用價值和良好的應用前景。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種鐵電聚合物電卡材料，其特征在于，該鐵電聚合物電卡材料為聚偏氟乙烯(PVDF)基鐵電聚合物電卡納米線陣列，該聚偏氟乙烯基鐵電聚合物電卡納米線陣列還內嵌于多孔陽極氧化鋁AAO模板中。

作為本發明的進一步優選，所述聚偏氟乙烯基鐵電聚合物為聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))，或聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯代偏氟乙烯(P(VDF-TrFE-CFE))；

優選的，所述多孔陽極氧化鋁AAO模板的孔徑為30納米～450納米，厚度為10微米～500微米。

按照本發明的另一方面，本發明提供了一種鐵電聚合物電卡材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、對多孔陽極氧化鋁AAO模板進行退火處理；

B、以聚偏氟乙烯(PVDF)基鐵電聚合物為原料，將該原料溶于溶劑，得到均勻混合的鐵電聚合物溶液；