[發明專利]壓電薄膜及其制備方法、壓電薄膜傳感器及穿戴設備

在審

• 申請號: 202010169626.0
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN113394335A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 于國華;鈄忠尚
• 申請（專利權）人: 南昌歐菲顯示科技有限公司
• 主分類號: H01L41/18
• 分類號: H01L41/18;H01L41/37;G01L1/16
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 單驍越

本發明涉及一種壓電薄膜及其制備方法、壓電薄膜傳感器及穿戴設備，壓電薄膜包括含氟聚合物薄膜及納米填料，納米填料摻雜于含氟聚合物薄膜內所述含氟聚合物基體包括偏二氟乙烯?四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯?三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、P(VDF?TrFE?CTFE)、P(VDF?TrFE?CFE)中的至少一種；納米填料包括銅、二氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鋅、氧化銦錫、二氧化硅中的至少一種。該壓電薄膜通過摻入納米填料，作為晶體生長中的異相形核生長的晶核，因此能夠加快含氟聚合物的晶體生長過程，能夠大大縮短了結晶的時間，同時提升了有機壓電薄膜的結晶率，且可避免了結晶過程中，無壓電性能的α相的產生。摻入納米顆粒β相更加容易形成，可促進結晶，提升結晶率。

技術領域

本發明涉及生物傳感器技術領域，特別涉及一種壓電薄膜及其制備方法、壓電薄膜傳感器及穿戴設備。

背景技術

壓電材料是指受到外力的作用時在兩端出現電壓的晶體材料，能夠實現機械能和電能之間的相互轉化。利用壓電材料的特性，可以將其用于制作各種傳感器元件、微納米能源器件。

由壓電材料制作成的壓電薄膜可應用于如鞋、智能手環等穿戴產品中以測量運動者的力學數據，或者應用于手機、家電等含有觸控部件的產品。在壓電膜的兩側，分別存在電極，且俯視觀察產品時，兩側的電極存在重合的區域。當柔性傳感器在外力作用下，傳感器中的壓電膜產生極化現象，同時會在壓電膜的兩側相對面的電極上產生感應電荷，而通過對柔性傳感器產生的電荷的檢測，即可以獲得柔性傳感器所受到的應力和應變，最終實現對心率、呼吸等的檢測。目前壓電薄膜的壓電性能還需進一步提高以才能滿足市場的需求。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠大大縮短結晶的時間，同時提升了有機壓電薄膜的結晶率的壓電薄膜。

一種壓電薄膜，所述壓電薄膜包括：

含氟聚合物薄膜；

納米填料，所述納米填料摻雜于含氟聚合物基體內。

通過在含氟聚合物薄膜中混入納米顆粒作為晶體生長中的異相形核生長的晶核，因此能夠加快含氟聚合物的晶體生長過程，能夠大大縮短了結晶的時間，同時提升了有機壓電薄膜的結晶率。且慘入納米顆粒β相更加容易形成，可促進結晶，提升結晶率。

在其中一個實施例中，所述含氟聚合物包括偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、P(VDF-TrFE-CTFE)、P(VDF-TrFE-CFE)中的至少一種。采用上述的含氟聚合物能夠使得壓電膜制備過程中的壓電膜的結晶時間短(可在30min中完成)且結晶形成的β相的比例較高。

在其中一個實施例中，所述納米填料包括銅、二氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鋅、氧化銦錫、二氧化硅中的至少一種。上述納米填料能夠更利于縮短結晶時間，及提高結晶率。

在其中一個實施例中，所述納米填料的質量百分比為5％～30％。納米填料的含量影響結晶的時間以及結晶率，當含量過低，不能夠加快晶體生長過程，且結晶率不高，含量過高，則成膜的均勻性差，造成最終的壓電性能不均勻。

在其中一個實施例中，所述納米填料為無規則顆粒、納米棒、納米線、納米纖維中的一種。

在其中一個實施例中，所述納米填料的直徑為50nm～200nm。此范圍粒徑的納米顆粒，更利于縮短結晶時間并提高結晶率。

在其中一個實施例中，所述壓電薄膜的厚度為5μm～200μm。

一種壓電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

將含氟聚合物和納米填料溶于或分散于有機溶劑中制備成混合溶液；

將所述混合溶液涂布于基材上，并對涂布有所述混合溶液的所述基材進行烘烤、結晶進而形成薄膜初體；