[发明专利]压电聚合物元件及其制备方法和装置

权利要求书

1.一种形成压电聚合物元件的方法，所述方法包括挤出聚合物材料并同时使挤出的材料部分极化的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述元件是纤维。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述元件是膜。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述元件由聚合物粒料的进料挤出。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述粒料包括具有分散的压电陶瓷颗粒的聚合物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述元件从熔融挤出机中挤出。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述聚合物在所述挤出机的进料螺杆处保持在超过所述聚合物的熔点的第一温度，并在所述挤出机的挤出模头处保持在更高的第二温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一温度基本比所述聚合物的熔点高20℃。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述第二温度基本比所述聚合物的熔点高30℃。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在极化前将所述部分拉伸横跨一个或多个加热辊。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述部分加热至所述聚合物的玻璃化转变温度和熔点温度之间的温度。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，将所述部分加热至60℃和90℃之间。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述部分加热至基本70℃。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在极化前在超过其屈服应力的拉力下拉伸所述部分以使所述部分塑性延伸。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述部分以至少2∶1的伸长比塑性延伸。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述伸长比是至少3∶1。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述伸长比是至少4∶1。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述伸长比基本上是4∶1。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，极化包括横跨所述部分施加0.5MV/m和1.5MV/m之间的电场。

20.一种用于形成压电聚合物元件的装置，所述装置包括用于由粒状进料挤出所述聚合物元件的挤出机和用于在挤出所述元件的同时横跨所述元件的部分施加电场的一对电极。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述挤出机是包括进料螺杆和挤出模头的熔融挤出机，所述熔融挤出机在所述进料螺杆处保持在比所述粒状进料的熔点高的第一温度，并在所述挤出模头处保持在更高的第二温度。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一温度基本比所述熔点高20℃，并且所述第二温度基本比所述熔点高30℃。

23.根据权利要求20～22中任一项所述的装置，其中，所述装置包括加热辊。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述加热辊保持高于所述粒状进料的玻璃化转变温度并且低于所述粒状进料的熔点的温度。

25.根据权利要求24所述的装置，其中，辊温度在60℃和90℃之间。

26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述辊温度在70℃和80℃之间。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述辊温度基本上是75℃。

28.根据权利要求20～27中任一项所述的装置，其中，所述电极对所述部分施加0.5MV/m和1.5MV/m之间的电场。

29.一种压电聚合物元件，具有实心的横截面和遍及所述横截面的基本均匀的组分。

30.根据权利要求29所述的压电聚合物元件，包括具有分散的压电陶瓷颗粒的聚合物。

31.根据权利要求29或30所述的压电聚合物元件，其中，所述元件是纤维。