[发明专利]一种PVDF压电薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及压电材料领域，具体是指一种PVDF压电薄膜及其制备方法。PVDF压电薄膜包括PVDF压电薄膜层，压电薄膜层的上表面具有凸出的压力感应微结构阵列，下表面具有凹型沟槽结构；凹形沟槽结构内填充导电材料，导电材料通过导线与控制模块连接。实现了将压电感应和透明电极两种功能集中在一层PVDF压电薄膜上，节约了成本，弯折时粘合强度和柔韧性显著提高；在上表面压制凸起的压力感应微结构，提高了压电层的灵敏度；在下表面压制沟槽填充导电材料，在提高导电率的同时最大限度地保留了压电薄膜的透光性。该PVDF压电薄膜制备方法简单，制备精度和一致性得到了显著提高。

技术领域

本发明涉及压电材料领域，具体是指一种PVDF压电薄膜及其制备方法。

背景技术

PVDF压电薄膜是一种新型高分子压电型传感器功能材料，具备质地柔软、重量轻，应用灵敏度高，频响范围宽、柔韧性强、灵敏度高、抗冲击性强、噪声信号小、对结构的力学性能影响小、机械强度高、阻抗匹配好等诸多优点，随着研究的深入，在力、加速度、位移及结构应变等测量方面的应用越来越广泛。

现有PVDF压电薄膜在应用时，采用双层薄膜结构，电极层和压电感应层分别实现其功能，两层PVDF压电薄膜通过粘合的方式结合在一起，弯折时其粘合强度会发生变化，柔韧性较低。而且制备流程繁琐，效率较低。两层压电薄膜的结合也使透光率和一致性较低，在一些对透光率有要求的应用场合，其低透光率不能满足产品要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PVDF压电薄膜及其制备方法，以达到简化制备流程、提高制备效率，增强压电薄膜的灵敏度和柔韧性，提高透光率、制备精度和一致性的目的。

本发明提供的PVDF压电薄膜，包括PVDF压电薄膜层，压电薄膜层的上表面具有凸出的压力感应微结构阵列，下表面具有凹型沟槽结构；凹形沟槽结构内填充导电材料，导电材料通过导线与控制模块连接。

进一步的，凸出的压力感应微结构的形状为棱锥、圆锥、圆台、半球体、圆柱、棱柱中的任何一种或两种及以上的组合。

进一步的，凸出的压力感应微结构在PVDF压电薄膜上表面的排布方式为矩形、三角形、六边形、八边形、平行四边形中的任意一种。

进一步的，凹型沟槽结构填充的导电材料是纳米银颗粒、纳米银线、纳米金颗粒、纳米金线、纳米铜线、纳米铜颗粒、PH1000、石墨烯、碳纳米管中的任意一种或两种及以上的组合。

进一步的，凹型沟槽结构的截面形状为矩形、V形、梯形、半圆形、五边形、六边形中的任意一种。

进一步的，凹型沟槽结构槽口宽度尺寸为500nm~50μm，凹槽深度与槽口宽度比为0.1~10。

基于所述PVDF压电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：根据产品需要，确定PVDF压电薄膜层上表面压力感应微结构和下表面凹型沟槽结构的形状、分布及尺寸，并在双面卷对卷热压机的道具辊和压力辊上进行相应设置；

步骤二：使用双面卷对卷热压机将PVDF压电薄膜进行压印，形成上表面的压力感应微结构阵列和下表面的凹型沟槽结构，压印完成后，将PVDF压电薄膜从模具中剥离；

步骤三：使用刮涂设备或旋涂设备在下表面的凹型沟槽结构中填入导电材料，并加热固化；

步骤四：将经过固化后的导电材料通过导线与控制模块连接。

本发明提供的PVDF压电薄膜实现了将压电感应和透明电极两种功能集中在一层PVDF压电薄膜上，节约了成本，弯折时粘合强度和柔韧性显著提高；在上表面压制凸起的压力感应微结构，提高了压电层的灵敏度；在下表面压制沟槽填充导电材料，在提高导电率的同时最大限度地保留了压电薄膜的透光性。该PVDF压电薄膜制备方法简单，制备精度和一致性得到了显著提高。

附图说明

图1为一种PVDF压电薄膜图。