[發明專利]一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統

有效

• 申請號: 201810327626.1
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108470823B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 孫權;張旭;覃雙;崔洪亮;劉興宇;徐興燁;邵志強;張鵬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/29
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統，本發明屬于高分子壓電材料有序取向領域，具體涉及一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統。本發明有效保證待極化樣品極化后β向晶體方向性一致性均勻分布、樣品極化區域形態多樣化、且避免單點電暈極化存在的單一場強過大使得樣品被擊穿導致成品率下降，從而有效提高了極化的成品率。該極化系統由高壓極化電源、高壓電極、極化電場組件、薄膜極化組件和加熱裝置組成；所述極化電場組件由極化平板上電極和極化平板下電極組成；所述薄膜極化組件由主極化硅片和底板極化硅片組成。本發明用于生產高分子極化薄膜。

技術領域

本發明屬于高分子壓電材料有序取向領域，具體涉及一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統。

背景技術

高分子壓電材料在航天、電子、醫療等領域得到廣泛的應用，與傳統壓電材料相比，高分子壓電材料屬于柔性材料，可以隨應用需要可以制作成不同形態，因材受到人們的廣泛重視。

由于高分子壓電材料大多數晶區的極化方向是隨機的，所以就薄膜整體而言不具有自發極性。因此，將其極化處理，使整個薄膜具有自發極化性，才能使薄膜在承受一定方向的外力或變形時，產生壓電效應，所以提高薄膜內部β型晶體的含量是其具有高壓電性的關鍵。

極化方法很多種，常用的有高溫熱極化法、電暈極化法兩種。其中高溫熱極化方法設備簡單、操作容易，且極化較為徹底，極化后的材料后期穩定性好。缺點是容易造成材料的擊穿，所施加的電場相對較低，從而造成了極化效率不高，耗時，難以實現連續性生產；而電暈極化是目前應用最為廣泛的一種極化方法，一般在室溫下進行，室溫下電暈極化的聚合物材料，深阱淺阱均有捕獲電荷，淺阱中捕獲的電荷容易越出陷阱，衰減較快。為了排除淺阱的捕獲，適當的高溫極化有明顯效果。電暈極化的優點一是不易發生由于樣品膜的缺陷而造成的破壞性擊穿；二是設備簡單，使用方便，可以大規模連續操作。

在高壓極化過程中，有多種內外界因素影響著最終的極化效果，其中極化電極的選擇尤為重要。目前國內外使用的極化電極一般為平板-探針型，即下電極為一金屬平板，在極化過程中起到承載薄膜的作用，上電極為針尖電極，但此種方法極化效率比較低，電場強度分布不均勻，而且極化時膜片被擊穿破損率比較低，會存在β向晶體方向性不一致等問題，最終會影響薄膜的壓電參數。

傳統極化方法存在極化方法生產合格率較低，基本不能大規模生產的弊端，本發明提供一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統可以解決傳統極化的弊端。

發明內容

本發明目的是提供一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統，其中的薄膜極化組件具有表面平整度高，極化場強均勻分布待極化樣品表面、極化區域大、極化區域變化靈活等特點，有效保證待極化樣品極化后β向晶體方向性一致性均勻分布、樣品極化區域形態多樣化、且避免單點電暈極化存在的單一場強過大使得樣品被擊穿導致成品率下降，從而有效提高了極化的成品率。

一種用于高分子薄膜的高壓電極化系統由高壓極化電源、高壓電極、極化電場組件、薄膜極化組件和加熱裝置組成；所述極化電場組件由極化平板上電極和極化平板下電極組成；所述高壓極化電源上外接有高壓電極，所述薄膜極化組件由主極化硅片和底板極化硅片組成；所述高壓電極位于極化平板上電極的上方，所述極化平板上電極的下方依次設置主極化硅片、底板極化硅片、極化平板下電極和加熱裝置，所述主極化硅片和底板極化硅片之間設置待極化樣品；所述極化平板上電極、主極化硅片、待極化樣品、底板極化硅片、極化平板下電極和加熱裝置的幾何中心位于高壓電極的中軸上。

本發明的有益效果：

本發明所涉及的高分子薄膜高壓電極化系統，通過高壓極化電源和高壓電極將高壓電場加載到高壓極化電場組件表面，并通過薄膜極化組件將電場均勻加載到待極化樣品表面，使待極化樣品具有有序一致性。

薄膜極化組件可以保護高分子膜在極化過程中表面極化均勻且不易被高壓擊穿，同時可以通過對薄膜極化組件的特殊處理，實現具有特殊圖形的極化區域；該極化系統結構簡單，高分子薄膜極化系統的生產合格率較高，且能實現大規模生產。