[發明專利]透明壓電薄膜、超聲換能器及其制備方法

有效

• 申請號: 202310310772.4
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN116023705B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 任丹陽;尹永剛;施鈞輝;陳睿黽;李馳野;王鈺琪;高大
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J9/42;C08J9/00;C08J9/36;C08J5/18;C08L1/28;C08K5/21;C08K5/07;A61B8/00
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 盛影影

1.一種透明壓電薄膜，其特征在于，所述透明壓電薄膜包括多孔纖維素基聚合物以及負載于所述多孔纖維素基聚合物的孔隙中的復合異質結顆粒、有機壓電相和導電相；其中，所述多孔纖維素基聚合物與所述有機壓電相以化學鍵結合，所述復合異質結顆粒為導電顆粒與透明無機壓電相顆粒之間形成的化學異質結，所述多孔纖維素基聚合物的孔徑為35μm-105μm，相鄰孔徑之間的距離為40μm-65μm，所述有機壓電相選自PVDF、P(VDF-TrFE)、PVDF-HFP中的至少一種；

所述復合異質結顆粒在所述透明壓電薄膜中的質量分數為20%-50%，所述有機壓電相在所述透明壓電薄膜中的質量分數為25%-60%，所述導電相在所述透明壓電薄膜中的質量分數為0.05%-10%，所述多孔纖維素基聚合物在所述透明壓電薄膜中的質量分數為15%-50%；

所述多孔纖維素基聚合物由羥乙基纖維素溶液在增塑劑作用下，于加熱條件下發生聚合反應得到。

2.根據權利要求1所述的透明壓電薄膜，其特征在于，所述復合異質結顆粒在所述透明壓電薄膜中的質量分數為50%，所述有機壓電相在所述透明壓電薄膜中的質量分數為25%，所述導電相在所述透明壓電薄膜中的質量分數為5%，所述多孔纖維素基聚合物在所述透明壓電薄膜中的質量分數為20%。

3.根據權利要求1所述的透明壓電薄膜，其特征在于，所述導電相選自納米銀、納米銅、石墨烯中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的透明壓電薄膜，其特征在于，所述導電顆粒與所述透明無機壓電相顆粒之間通過氧化還原反應形成化學異質結，其中，所述導電顆粒的物質的量為所述復合異質結顆粒的物質的量的3%-10%。

5.一種如權利要求1至權利要求4任一項所述的透明壓電薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供復合異質結顆粒和多孔纖維素基聚合物；

將有機壓電相溶解于有機溶劑中，得到混合溶液；

向所述混合溶液中加入導電相并混合均勻，得到第一復合溶液；

向所述第一復合溶液中加入所述復合異質結顆粒并混合均勻，得到第二復合溶液；

以及，將所述第二復合溶液注入或勻膠涂覆于所述多孔纖維素基聚合物的孔隙中，然后經熱壓和固化，得到所述透明壓電薄膜。

6.根據權利要求5所述的透明壓電薄膜的制備方法，其特征在于，在向所述混合溶液中加入所述導電相混合的步驟中，所述導電相以零維的方式分散于所述混合溶液中；

及/或，在向所述第一復合溶液中加入所述復合異質結顆粒混合的步驟中，所述復合異質結顆粒以零維的方式分散于所述第一復合溶液中。

7.根據權利要求5所述的透明壓電薄膜的制備方法，其特征在于，所述多孔纖維素基聚合物由羥乙基纖維素溶液在增塑劑作用下，于加熱條件下發生聚合反應得到，其中，所述增塑劑選自尿素、葡萄糖中的至少一種。

8.一種超聲換能器，其特征在于，所述超聲換能器包括如權利要求1至權利要求4任一項所述的透明壓電薄膜以及復合于所述透明壓電薄膜兩個相對表面上的電極層，且每個所述電極層均設置有極耳，其中，所述電極層為可拉伸透明電極層。

9.一種如權利要求8所述的超聲換能器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在所述透明壓電薄膜的兩個相對表面上分別復合可拉伸透明電極層，形成三明治結構；

將所述三明治結構進行極化，然后分別從可拉伸透明電極層中引出極耳，得到所述超聲換能器。