[發(fā)明專利]改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜、其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010728514.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111925613B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱泉峣;張超;孫華君;魏偉;隋慧婷
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K3/24;C08K9/06;C08K9/04;C08J5/18;H01L41/18;H01L41/187;H01L41/193;H01L41/37
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛(wèi)

本發(fā)明闡述了一種改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜的制備方法，包括以下步驟：通過高溫?zé)Y(jié)得到壓電陶瓷塊，再進(jìn)行破碎，研磨，烘干，得到壓電陶瓷粉；對壓電陶瓷粉進(jìn)行表面改性后將改性粉體、聚合物粉，以酒精為溶劑進(jìn)行混合得到復(fù)合漿料；改性的壓電陶瓷粉占無機(jī)有機(jī)混合物的總重量百分比為1～50％；將混合后的漿料烘干，輥磨混料，造粒、烘干；經(jīng)擠出流延即可得到改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜。本發(fā)明采用改性劑對壓電陶瓷粉體進(jìn)行表面改性，提高了壓電陶瓷顆粒和壓電聚合物的界面結(jié)合性，改善了復(fù)合薄膜的介電性能和力學(xué)性能，可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合壓電薄膜的產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料、有機(jī)薄膜制備領(lǐng)域，具體涉及改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜、其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)/無機(jī)復(fù)合壓電薄膜，具有優(yōu)異的熱電性、壓電性、鐵電性，應(yīng)用越來越廣泛，主要可用于傳感器、能量收集、儲能、微驅(qū)動、制冷等領(lǐng)域。有機(jī)/無機(jī)復(fù)合壓電薄膜可克服單一材料的缺點(diǎn)，相對于單一壓電陶瓷，具有柔性好、便于加工等優(yōu)點(diǎn)，相對于單一聚合物壓電材料，具有壓電應(yīng)變系數(shù)大、介電常數(shù)高、反應(yīng)靈敏、耐溫性好等優(yōu)點(diǎn)。

目前報道集中在通過澆注法制備有機(jī)/無機(jī)復(fù)合壓電薄膜壓電復(fù)合薄膜，其缺點(diǎn)主要在于薄膜厚度較薄，力學(xué)性能差，致密性差、難以制備大面積薄膜，同時難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

壓電陶瓷粉體和壓電聚合物由于物理化學(xué)屬性的不同，在兩相結(jié)合的界面處，難以有效結(jié)合，造成薄膜性能的下降。本發(fā)明采用表面活性劑對陶瓷粉體進(jìn)行表面改性，可增加無機(jī)顆粒在有機(jī)基體中的相容性和分散性，提高表面結(jié)合性，改善薄膜的性能。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、通過高溫?zé)Y(jié)得到壓電陶瓷塊，再進(jìn)行破碎，研磨，烘干，得到壓電陶瓷粉；其中，所述壓電陶瓷塊所采用的無機(jī)相材料為鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈮酸鉀鈉和鈮酸鋰中的一種或幾種；

S2、對所述壓電陶瓷粉進(jìn)行表面改性；

S3、將改性后的所述壓電陶瓷粉、聚合物粉和溶劑進(jìn)行混合；其中，所述聚合物粉所采用的有機(jī)材料為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯中的一種；改性后所述壓電陶瓷粉占無機(jī)有機(jī)混合物的總重量百分比為1～50％；

S4、將混合后的漿料置烘干，輥磨混料，對混料進(jìn)行造粒、烘干；

S5、將烘干后的粒料經(jīng)擠出流延即可得到所述改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜。

一種改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜。

一種改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜的制備方法在制備壓電薄膜中的應(yīng)用。

一種壓電薄膜傳感器，包括所述的改性無機(jī)/有機(jī)壓電薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明采用改性劑對壓電陶瓷粉體進(jìn)行表面改性，提高了壓電陶瓷顆粒和壓電聚合物的界面結(jié)合性，改善了復(fù)合薄膜的介電性能和力學(xué)性能。

2、本發(fā)明在壓電陶瓷粉體改性過程中采用了機(jī)械球磨法，為獲得優(yōu)異介電性能和力學(xué)性能的復(fù)合壓電薄膜提供了幫助，工藝簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

3、本發(fā)明制備的性能優(yōu)異的壓電薄膜能夠應(yīng)用于制備壓電薄膜床傳感器。

4、本工藝制備的復(fù)合壓電薄膜致密性好、面積大，厚度可以控制在幾十個微米到1毫米的范圍，真正實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化批量生產(chǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例6-12提供的熱力學(xué)TG圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例6-12提供的熱力學(xué)DTG圖。