[發(fā)明專利]壓電復合材料、壓電復合薄膜及其制備方法、應用和壓電器件在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010601299.1 | 申請日： | 2020-06-29 |
| 公開（公告）號： | CN111847985A | 公開（公告）日： | 2020-10-30 |
| 發(fā)明（設計）人： | 李宋楚 | 申請（專利權(quán)）人： | 歐菲微電子技術(shù)有限公司 |
| 主分類號： | C04B26/08 | 分類號： | C04B26/08;C03C17/00;H01L41/18;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224 | 代理人： | 侯武嬌 |
| 地址： | 330200 江西省南昌市南昌*** | 國省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 壓電 復合材料 復合 薄膜 及其 制備 方法 應用 器件 | ||
本發(fā)明涉及一種壓電復合材料、壓電復合薄膜及其制備方法、應用和壓電器件。該一種壓電復合材料包括如下組分：有機材料、無機壓電陶瓷材料及鉛納米線，所述鉛納米線和所述無機壓電陶瓷材料分布于所述有機材料中。上述壓電復合材料在無機壓電陶瓷材料和有機材料中摻雜鉛納米線作為導電相，以提高有機材料的介電常數(shù)，縮小了有機基體材料和無機壓電陶瓷材料之間的介電常數(shù)差異，平衡了有機材料和無機壓電陶瓷材料的極化程度，故而制得的上述壓電復合材料能夠同時具有較高的壓電性能和可彎折性。
技術(shù)領域
本發(fā)明涉及壓電材料技術(shù)領域，特別是涉及一種壓電復合材料、壓電復合薄膜及其制備方法、應用和壓電器件。
背景技術(shù)
隨著目前VR、人工皮膚、可繞折傳感器等觸覺反饋器件的發(fā)展，對于壓電材料的要求也日益提高。具體地，同時具有良好的壓電性能和可彎折性的壓電材料成為行業(yè)的研究熱點。
目前的壓電材料主要有：無機壓電陶瓷材料、壓電聚合物及壓電復合材料。其中，無機壓電陶瓷材料的D33(壓電常數(shù)，是衡量壓電性能的一個常數(shù))較高，壓電性能優(yōu)越，然而其具有硬而脆、無可彎折性、制膜困難等缺點，通常用于制備剛性壓電器件。壓電聚合物具有良好的延展性和可彎折性，但其電壓性能欠缺，D33很低，其D33僅為無機壓電陶瓷材料的1/10，甚至更低。壓電復合材料一般由無機壓電陶瓷材料與壓電聚合物或有機基體材料進行復合，其設想是期望復合后的材料同時具有無機壓電材料的高壓電性能及壓電聚合物或有機基體材料的可彎折性，但根據(jù)現(xiàn)有文獻的研究表明，實際生產(chǎn)中該復合材料在極化后的壓電性能很低，甚至低于壓電聚合物。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種能夠在具有較高的壓電性能的基礎上提高可彎折性的壓電復合材料、壓電復合薄膜及其制備方法、應用和壓電器件。
本發(fā)明的一個方面，提供了一種壓電復合材料，包括如下組分：有機材料、無機壓電陶瓷材料及鉛納米線，所述鉛納米線和所述無機壓電陶瓷材料分布于所述有機材料中。
上述壓電復合材料在無機壓電陶瓷材料和有機材料中摻雜鉛納米線作為導電相，以提高有機材料的介電常數(shù)，縮小了有機基體材料和無機壓電陶瓷材料之間的介電常數(shù)差異，進而提高了其中的無機壓電陶瓷材料的極化程度。具體地，鉛納米線作為導電相有如下優(yōu)勢：1)導電性能適中，導電性太強則會顯著增加壓電復合材料的介電損耗，極化時漏電流偏大容易發(fā)生薄膜擊穿；導電性太弱，則無法起到良好的導電作用，甚至影響壓電復合材料的力學性能；2)鉛納米線的特定形態(tài)使其摻雜在無機壓電陶瓷材料和有機材料中能夠形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，鉛納米線之間的相互卷曲、搭接可以起到傳遞電場的作用，可使深層的無機壓電陶瓷材料得到充分極化；3)鉛納米線與無機壓電陶瓷材料的接觸面在制膜、干燥過程中發(fā)生氧化，可并入無機壓電陶瓷材料晶格，使電場能夠更有效地傳遞至無機壓電陶瓷材料，以促使無機壓電陶瓷材料充分極化。因此，上述壓電復合材料，其中無機壓電陶瓷材料的極化程度能夠得以提高，平衡了有機材料和無機壓電陶瓷材料的極化程度，故而制得的上述壓電復合材料能夠同時具有較高的壓電性能和可彎折性。
在其中一些實施例中，在所述無機壓電陶瓷材料和所述有機材料的總量中，所述無機壓電陶瓷材料的質(zhì)量含量為50％～90％；
在所述有機材料、所述無機壓電陶瓷材料和所述鉛納米線的總量中，所述鉛納米線的質(zhì)量含量為0.5％～10％。鉛納米線的導電性適中，摻雜比例小于10wt％即可對無機壓電陶瓷材料的極化程度起到較大影響，摻雜比例過高可能影響到薄膜的力學性能；通過控制各組分的配比，使制得的壓電復合材料獲得更好的壓電性能和可彎折性。
在其中一些實施例中，在所述無機壓電陶瓷材料和所述有機材料的總量中，所述無機壓電陶瓷材料的質(zhì)量含量為75％～85％；
在所述有機材料、所述無機壓電陶瓷材料和所述鉛納米線的總量中，所述鉛納米線的質(zhì)量含量為0.5％～3％。控制各組分在該優(yōu)選的配比，使制得的壓電復合材料獲得更優(yōu)越的壓電性能和可彎折性。
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