[发明专利]一种柔性聚合物压电薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性聚合物压电薄膜及其制备方法，属于压电薄膜技术领域。一种柔性聚合物压电薄膜，依次包括表面带正电荷的驻极体薄膜、介电隔膜和表面带负电荷的驻极体薄膜，两个驻极体薄膜的带电荷面相对设置，驻极体薄膜与介电隔膜均为有机聚合物；一种柔性聚合物压电薄膜的制备方法，用于制备上述柔性压电聚合物薄膜。本发明通过静电相互吸引，将介电隔膜紧紧地组装在中间，形成柔性压电薄膜，工艺更加简单、方便；正负电荷形成的偶极矩模拟了压电材料的偶极子，不受材料居里温度的影响，能够有效地提高材料的工作温度、压电系数等性能；而介电隔膜和驻极体薄膜均为有机聚合物，因此，机械柔性能比无机压电材料更为优良。

技术领域

本发明属于压电薄膜的领域，更具体地，涉及一种柔性聚合物压电薄膜及其制备方法。

背景技术

随着柔性可穿戴器件在便携性、集成化与轻柔化方面的需求日益增加，基于柔性轻质的传感、超声、功能器件的应用技术已经成为压电领域重点关注的研究内容之一。而作为其中核心组件之一的压电材料，其优劣也成为了影响可穿戴柔性传感器、柔性超声材料、柔性声学传感器的性能的关键因素之一。这些器件要求电极不仅具有优异稳定的压电性能，同时还需具备轻薄柔软、成本低廉，能适应大规模生产，且具有良好的柔性，以及高热稳定性等特点。

在现有技术中，已经提出了多种材料可作为潜在替代物被大量研发，如采用在柔性衬底上通过沉积一些无机压电材料如钛酸钡等，但是其薄膜机械抗弯折性的问题一直待解决；而在柔性方面，较多采用聚合物压电材料和一些无机化合物和聚合物混合物等都可以作为候选材料。但是通过比较可以发现：无机压电材料的压电性能虽高，但硬度高难以满足柔性需求；无机压电聚合物混合物的压电性能较小，且由于居里温度过低导致热稳定性较差；相比而言，基于全聚合物的透明压电薄膜，制备工艺简单，具有良好的柔性等特点，因而具备广阔的发展前景。

但是，现有的聚合物压电材料的制备条件苛刻、制备工艺复杂、热稳定性较差，同时可见光透过率、压电性能等往往也不高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性聚合物压电薄膜的制备方法，其目的在于解决现有技术中聚合物压电材料由于制备条件苛刻而热稳定性、透光率、压电性能等较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种柔性聚合物压电薄膜，依次包括表面带正电荷的驻极体薄膜、介电隔膜和表面带负电荷的驻极体薄膜，两个所述驻极体薄膜的带电荷面相对设置，所述驻极体薄膜与所述介电隔膜均为有机聚合物。

通过上述技术方案，本发明具备以下优点：

1.通过正负电荷形成的偶极矩模拟了压电材料的偶极子，不受材料居里温度的影响，因此，在材料温度升高后，不会出现偶极子排序混乱导致压电失效的情况，所以本发明的压电薄膜具有较高的工作温度；

2.介电隔膜和驻极体薄膜均为有机聚合物，因此，机械柔性比无机压电材料更为优良，同时通过三片薄膜的静电吸引进行组装，工艺更简单。

本发明的第二方面，提供了一种柔性聚合物压电薄膜的制备方法，用于制备上述的一种柔性聚合物压电薄膜，包括以下步骤：

薄膜的制备：使用有机聚合物材料制备一片表面带正电荷的驻极体薄膜、一片表面带负电荷的驻极体薄膜与一片介电隔膜；

组装：将介电隔膜放置在两片驻极体薄膜之间，且两片驻极体薄膜的带电荷面相对，通过静电组装形成聚合物压电薄膜。

通过上述技术方案，本发明具备以下优点：

介电隔膜位于中间层，而位于上下两层的驻极体薄膜带异种电荷，通过静电相互吸引，从而能将介电隔膜紧紧地组装在中间，形成剪切强度更大、更耐高温的柔性压电薄膜，且工艺简单、方便，适合大规模量产。

附图说明

图1是实施例一与实施例二中的一种柔性聚合物压电薄膜的结构图；