[发明专利]一种柔性压电薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性压电薄膜的制备方法。这种柔性压电薄膜的制备方法包括：S1、称取原料；S2、称取溶剂；S3、水浴加热，溶解；S4、将上述混合溶液在柔性基底上采用丝网印刷、旋涂或涂布的工艺图案化成膜，先在40～80℃温度中烘烤20～60min，再在80～120℃烘烤20～60min，最后在120～140℃中退火0.5～8小时，得到柔性压电薄膜半成品；S5、将退火后的柔性压电薄膜半成品在空气中常温极化，极化电压10～35MV/cm，时间1～60min，得到柔性压电薄膜成品。本发明通过高沸点和低沸点混合溶剂制备了高压电常数的压电薄膜，符合压电薄膜传感器对压电常数的要求。

技术领域

本发明涉及压电薄膜技术领域，尤其是一种柔性压电薄膜的制备方法。

背景技术

传统且最常用的压电传感器主要以压电陶瓷为压电材料，虽然这种传感器历史悠久、工艺成熟，但是压电陶瓷具有脆性大、密度高、柔韧性差等缺点，无法满足复杂多样的使用环境，尤其是医疗健康、机器人、生物力学、智能穿戴等领域，对压电材料的柔性、轻薄性、生物兼容性都有着更高的要求。

共聚物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)压电材料作为一种新型高分子压电功能材料，具有柔性好、机械强度高、声阻抗易匹配、频响范围宽、能抗化学和油性腐蚀、可加工成大面积和复杂形状等优点，得到了广泛的研究，其含有较高的压电相β相，薄膜制备过程不需要进行单轴拉伸。但是目前的柔性压电薄膜的制备方法制备的薄膜致密度不高，缺陷较多，在极化过程中容易造成高压击穿、极化不均匀导致压电常数偏低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种易加工制备的柔性压电薄膜的制备方法，制备的柔性压电薄膜结构简单、灵敏度高、柔韧性好和压电常数高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柔性压电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

S1、称取含量10～25％wt聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)粉末；

S2、称取高沸点溶剂和低沸点溶剂进行混合制得混合溶剂；

S3、将聚偏氟乙烯-三氟乙烯粉末溶于上述混合溶剂中，在水浴中搅拌1～ 8h，水浴温度为50～80℃，搅拌速度200～2000转/秒，制得混合溶液；

S4、将上述混合溶液在柔性基底上采用丝网印刷、旋涂或涂布的工艺图案化成膜，先在40～80℃温度中烘烤20～60min，再在80～120℃烘烤20～60min，最后在120～140℃中退火0.5～8小时，得到柔性压电薄膜半成品；

S5、将退火后的柔性压电薄膜半成品在空气中常温极化，极化电压10～ 35MV/cm，时间1～60min，得到柔性压电薄膜成品。

进一步地，所述S1中聚偏氟乙烯-三氟乙烯粉末的含量为15～18％wt。

进一步地，所述S2中高沸点溶剂和低沸点溶剂的质量比为：(1：4)～(4： 1)。

进一步地，所述S2中高沸点溶剂为二甲基甲酰胺、磷酸三乙脂、碳酸丙烯脂、三醋酸甘油酯或N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种，低沸点溶剂为丙酮、甲基乙基酮、乙二醇乙醚或乙酸正丁酯中的任一种。

本发明制得的柔性压电薄膜由许多微小的带正负电荷的互锁晶区组成，当施加压缩或机械应力时，薄膜能够产生与压缩量成比例的输出电压。

本发明的有益效果是：本发明设计合理，操作简便，具有以下优点：

(1)、本发明采用高沸点和低沸点混合溶剂进行溶液配制，避免了薄膜在成型过程中边缘部分流延不均造成的变形，同时也避免了低沸点溶剂易挥发造成的加工困难；