[發(fā)明專利]一種PVDF壓電薄膜及其制備方法

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112885956A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 管建國;楊少華;周長陽;胡志軍;管濤
• 申請（專利權(quán)）人: 三三智能科技（日照）有限公司
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/113;H01L41/193;H01L41/29;H01L41/333
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 卜令濤

本發(fā)明涉及壓電材料領(lǐng)域，具體是指一種PVDF壓電薄膜及其制備方法。PVDF壓電薄膜包括PVDF壓電薄膜層，壓電薄膜層的上表面具有凸出的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)陣列，下表面具有凹型溝槽結(jié)構(gòu)；凹形溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)填充導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料通過導(dǎo)線與控制模塊連接。實現(xiàn)了將壓電感應(yīng)和透明電極兩種功能集中在一層PVDF壓電薄膜上，節(jié)約了成本，彎折時粘合強(qiáng)度和柔韌性顯著提高；在上表面壓制凸起的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)，提高了壓電層的靈敏度；在下表面壓制溝槽填充導(dǎo)電材料，在提高導(dǎo)電率的同時最大限度地保留了壓電薄膜的透光性。該PVDF壓電薄膜制備方法簡單，制備精度和一致性得到了顯著提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電材料領(lǐng)域，具體是指一種PVDF壓電薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

PVDF壓電薄膜是一種新型高分子壓電型傳感器功能材料，具備質(zhì)地柔軟、重量輕，應(yīng)用靈敏度高，頻響范圍寬、柔韌性強(qiáng)、靈敏度高、抗沖擊性強(qiáng)、噪聲信號小、對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響小、機(jī)械強(qiáng)度高、阻抗匹配好等諸多優(yōu)點，隨著研究的深入，在力、加速度、位移及結(jié)構(gòu)應(yīng)變等測量方面的應(yīng)用越來越廣泛。

現(xiàn)有PVDF壓電薄膜在應(yīng)用時，采用雙層薄膜結(jié)構(gòu)，電極層和壓電感應(yīng)層分別實現(xiàn)其功能，兩層PVDF壓電薄膜通過粘合的方式結(jié)合在一起，彎折時其粘合強(qiáng)度會發(fā)生變化，柔韌性較低。而且制備流程繁瑣，效率較低。兩層壓電薄膜的結(jié)合也使透光率和一致性較低，在一些對透光率有要求的應(yīng)用場合，其低透光率不能滿足產(chǎn)品要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種PVDF壓電薄膜及其制備方法，以達(dá)到簡化制備流程、提高制備效率，增強(qiáng)壓電薄膜的靈敏度和柔韌性，提高透光率、制備精度和一致性的目的。

本發(fā)明提供的PVDF壓電薄膜，包括PVDF壓電薄膜層，壓電薄膜層的上表面具有凸出的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)陣列，下表面具有凹型溝槽結(jié)構(gòu)；凹形溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)填充導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料通過導(dǎo)線與控制模塊連接。

進(jìn)一步的，凸出的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)的形狀為棱錐、圓錐、圓臺、半球體、圓柱、棱柱中的任何一種或兩種及以上的組合。

進(jìn)一步的，凸出的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)在PVDF壓電薄膜上表面的排布方式為矩形、三角形、六邊形、八邊形、平行四邊形中的任意一種。

進(jìn)一步的，凹型溝槽結(jié)構(gòu)填充的導(dǎo)電材料是納米銀顆粒、納米銀線、納米金顆粒、納米金線、納米銅線、納米銅顆粒、PH1000、石墨烯、碳納米管中的任意一種或兩種及以上的組合。

進(jìn)一步的，凹型溝槽結(jié)構(gòu)的截面形狀為矩形、V形、梯形、半圓形、五邊形、六邊形中的任意一種。

進(jìn)一步的，凹型溝槽結(jié)構(gòu)槽口寬度尺寸為500nm~50μm，凹槽深度與槽口寬度比為0.1~10。

基于所述PVDF壓電薄膜的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)產(chǎn)品需要，確定PVDF壓電薄膜層上表面壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)和下表面凹型溝槽結(jié)構(gòu)的形狀、分布及尺寸，并在雙面卷對卷熱壓機(jī)的道具輥和壓力輥上進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置；

步驟二：使用雙面卷對卷熱壓機(jī)將PVDF壓電薄膜進(jìn)行壓印，形成上表面的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)陣列和下表面的凹型溝槽結(jié)構(gòu)，壓印完成后，將PVDF壓電薄膜從模具中剝離；

步驟三：使用刮涂設(shè)備或旋涂設(shè)備在下表面的凹型溝槽結(jié)構(gòu)中填入導(dǎo)電材料，并加熱固化；

步驟四：將經(jīng)過固化后的導(dǎo)電材料通過導(dǎo)線與控制模塊連接。

本發(fā)明提供的PVDF壓電薄膜實現(xiàn)了將壓電感應(yīng)和透明電極兩種功能集中在一層PVDF壓電薄膜上，節(jié)約了成本，彎折時粘合強(qiáng)度和柔韌性顯著提高；在上表面壓制凸起的壓力感應(yīng)微結(jié)構(gòu)，提高了壓電層的靈敏度；在下表面壓制溝槽填充導(dǎo)電材料，在提高導(dǎo)電率的同時最大限度地保留了壓電薄膜的透光性。該PVDF壓電薄膜制備方法簡單，制備精度和一致性得到了顯著提高。

附圖說明

圖1為一種PVDF壓電薄膜圖。