[發(fā)明專利]一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110562500.4 | 申請日： | 2021-05-24 |
| 公開（公告）號： | CN113337000B | 公開（公告）日： | 2022-07-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳小明;王春江;宋啟航;徐超凡;邵金友;米翔宇;田洪淼;侯國珍 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安交通大學 |
| 主分類號： | C08J9/36 | 分類號： | C08J9/36;C23C14/34;C23C14/24;C23C14/20;G01D5/12;C08L75/04;C08L29/04;C08L83/04;C08K3/38;C08K3/30 |
| 代理公司： | 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215 | 代理人： | 弋才富 |
| 地址： | 710049 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 各向異性 導熱 柔性 壓電 傳感器 及其 制備 方法 | ||
1.一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器，其特征在于，整體為三明治結(jié)構(gòu)，從上至下分別是定向?qū)岱庋b層(9)、電極層(10)，導熱壓電骨架層(11)、電極層(10)和定向?qū)岱庋b層(9)，所述的導熱壓電骨架層(11)是二維壓電材料和聚合物基體及有機溶劑按照比例配制，基于真空冷凍干燥機的溫度梯度定向排列成型技術(shù)制作，具備沿設(shè)計方向自生長的特點，其內(nèi)部包含的二維壓電材料BNNS或MoS2納米片在聚合物基體聚氨酯、聚乙烯醇或聚二甲基硅氧烷中沿相同方向排列，排列方向與定向?qū)岱较虼怪保?/p>
所述的溫度梯度排列工藝具體為：先將含有二維壓電材料和聚合物基體及有機溶劑的均勻混合物放入楔形模具中在-20℃—-30℃預冷凍12h以上成型，再將預冷凍之后的產(chǎn)物放入真空冷凍干燥機中，以-50℃—-75℃的溫度冷凍72h以上去除有機溶劑，由于楔形塊會自動產(chǎn)生沿斜面向上的溫度梯度，均勻混合物會按照楔形塊斜面方向生長形成聚合物-二維壓電材料泡沫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器，其特征在于，所述定向?qū)岱庋b層(9)通過封裝材料旋涂工藝制得，封裝材料包括聚氨酯TPU、環(huán)氧樹脂Epoxy、聚二甲基硅氧烷PDMS、硅橡膠有機高分子材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器，其特征在于，所述電極層(10)由銅或鎳通過金屬濺射或蒸鍍工藝制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器，其特征在于，
所述的二維壓電材料、聚合物基體和有機溶劑的比例按重量份數(shù)比值：(1-2)：(8-10)：(100-150)；
所述的有機溶劑為二惡烷或N,N-二甲基甲酰胺DMF；
所述的二維壓電材料為六方氮化硼h-BN或二硫化鉬MoS2；
所述的聚合物基體為聚氨酯TPU、聚乙烯醇PVA或聚二甲基硅氧烷PDMS。
5.基于權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，具體制備步驟為：
(1)二維壓電材料的剝離與制備：利用基于有機溶劑液相輔助超聲剝離工藝，制備具有壓電特性的二維壓電材料，即將六方氮化硼(h-BN)或二硫化鉬(MoS2)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、叔丁醇或異丙醇中液相超聲輔助均勻分散，得到剝離后的單層的二維壓電材料；
(2)導熱壓電骨架層(11)溫度梯度排列成型：將制備得到的二維壓電材料用有機溶劑分散均勻，向其中加入聚合物基體，在磁力攪拌水浴鍋中充分加熱攪拌，配制得到均勻壓電復合材料混合溶液，利用基于真空冷凍干燥機的溫度梯度排列成型工藝，形成聚合物-壓電材料泡沫，取出泡沫后放入烘箱烘干，得到具有三維結(jié)構(gòu)化設(shè)計的導熱壓電骨架層(11)；
(3)空間結(jié)構(gòu)化排列壓電器件的制備：將金屬電極蒸鍍或濺射至導熱壓電骨架層(11)兩端，得到電極層(10)，在高壓放電針下以20kV-25kV的電壓進行電暈極化，使電偶極矩方向垂直于定向?qū)岱较颍?/p>
(4)各向異性導熱的柔性壓電傳感器制作：用導線將電極層( 10) 兩端的電極分別引出，旋涂、固化后形成定向?qū)岱庋b層( 9) ，并得到最終產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，
所述的步驟(2)其具體為：按重量計，二維壓電材料BNNS或MoS2 1-2份、有機溶劑二惡烷或N,N-二甲基甲酰胺DMF100-150份、聚合物基體聚氨酯TPU、聚乙烯醇PVA或聚二甲基硅氧烷PDMS8-10份在磁力水浴加熱攪拌鍋中以50-80℃的溫度充分混合均勻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種各向異性導熱的柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述電極層(10)由銅或鎳通過金屬濺射或蒸鍍工藝制得。
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