[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米微晶纖維素壓電材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010164918.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111205499A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉珂貝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 劉珂貝
• 主分類(lèi)號(hào): C08J7/06
• 分類(lèi)號(hào): C08J7/06;C08L1/02;C23C14/24;C23C14/20
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及一種納米微晶纖維素壓電材料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)將纖維素置于溶液中進(jìn)行處理，之后提純得到納米微晶纖維素；(2)將步驟(1)得到的納米微晶纖維素制備為薄膜；(3)在步驟(2)得到的薄膜兩側(cè)進(jìn)行電極材料的蒸鍍，得到壓電材料。通過(guò)本發(fā)明提供的制備方法，可制得納米微晶纖維素制備壓電材料，具有環(huán)保、可降解、生產(chǎn)成本低以及生物兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)納米微晶纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、柔順性好，可以廣泛應(yīng)用于生物傳感以及醫(yī)療衛(wèi)生等方面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米微晶纖維素壓電材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在自然界中存在多樣化的生物材料，如纖維素等，這些可降解的原材料可以作為用于開(kāi)發(fā)各類(lèi)型的環(huán)保型先進(jìn)功能材料。納米微晶纖維素(Nanocrystalline Cellulose，NCC)是一種纖維素經(jīng)酸水解后獲得的棒狀晶體，具有原料豐富、可再生、生物兼容性好以及機(jī)械性能優(yōu)良等特點(diǎn)。

壓電材料即具有壓電效應(yīng)的一類(lèi)功能材料，被廣泛地應(yīng)用于壓電濾波器、微位移器、驅(qū)動(dòng)器和傳感器等電子器件中，在衛(wèi)星廣播、電子設(shè)備、生物以及航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域都有著重要的地位。目前，壓電材料主要分為三類(lèi)：壓電單晶體、多晶體壓電陶瓷以及高分子壓電材料。CNCN104584247A公開(kāi)了一種壓電材料，其不含鉛和鉀，具有令人滿(mǎn)意的絕緣性能和壓電性，并且具有高居里溫度。CN110473960A公開(kāi)了一種壓電材料、壓電材料制備方法及用途然而，解決現(xiàn)有技術(shù)中稀土元素?fù)诫s的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛制備過(guò)程中燒結(jié)溫度高，容易生成雜相，形貌不可控，不適合用來(lái)制備收集環(huán)境中低頻微弱機(jī)械能的柔性的壓電納米發(fā)電機(jī)的技術(shù)問(wèn)題。然而，現(xiàn)在的壓電材料存在生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大以及生物兼容性差等問(wèn)題，這極大限制了壓電材料技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種納米微晶纖維素壓電材料及其制備方法，通過(guò)本發(fā)明提供的制備方法，可制得納米微晶纖維素制備壓電材料，具有環(huán)保、可降解、生產(chǎn)成本低以及生物兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)納米微晶纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、柔順性好，可以廣泛應(yīng)用于生物傳感以及醫(yī)療衛(wèi)生等方面。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種納米微晶纖維素壓電材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將纖維素置于溶液中進(jìn)行處理，之后提純得到納米微晶纖維素；

(2)將步驟(1)得到的納米微晶纖維素制備為薄膜；

(3)在步驟(2)得到的薄膜兩側(cè)進(jìn)行電極材料的蒸鍍，得到壓電材料。

通過(guò)本發(fā)明提供的制備方法，可將纖維素制備為壓電材料，通過(guò)本發(fā)明制得的納米微晶纖維素是一種具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的晶體，因此通過(guò)施加電壓可以使得薄膜中的納米微晶纖維素有序地排列。這樣的薄膜在機(jī)械力的作用下發(fā)生形變而引起帶電粒子的相對(duì)位移，從而使得晶體的總電矩發(fā)生改變而產(chǎn)生壓電效應(yīng)。其具有環(huán)保、可降解、生產(chǎn)成本低以及生物兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)納米微晶纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、柔順性好，可以廣泛應(yīng)用于生物傳感以及醫(yī)療衛(wèi)生等方面。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述溶液包括酸液。

優(yōu)選地，所述酸液和纖維素的液固比為10-15mL/g，例如可以是10mL/g、10.5mL/g、11mL/g、11.5mL/g、12mL/g、12.5mL/g、13mL/g、13.5mL/g、14mL/g、14.5mL/g或15mL/g等，但不限于所列舉數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。