[发明专利]一种有机电极化复合薄膜及其制作方法

说明书

本发明公开了一种有机电极化复合薄膜及其制作方法，属于有机电极化材料领域，步骤包括，在电场中烘干溶解有基质材料的溶液并退火结晶形成基质层，在基质层的两面涂覆溶解有覆膜材料的溶液，并在电场中烘干溶液然后退火结晶，该方法利用电场调控基质层和两面覆膜形成较为有序的排列，调整电场强度可实现对基质层和两面覆膜的极化程度控制，调整电场方向可对分子排列的取向进行调控，减少了复合薄膜制备过程中需要将单层或者复合薄膜从干燥箱取出后极化的过程，避免了极化过程引起的薄膜变形问题。

技术领域

本发明涉及一种有机电极化复合薄膜及其制作方法，属于有机电极化材料领域。

背景技术

传统的无机电极化材料可具有优异的压电性、热释电性、铁电性等，在超级电容、存储器、传感器、探测器等多个领域中具有丰富的应用前景。有机的电极化材料尽管具有柔性化、成本低、制备工艺简易等多个优势，但是压电性、热释电性、铁电性方面的表现却并不突出，极大地限制了有机的电极化材料在超级电容、存储器、传感器、探测器等方面的应用。

有机电极化薄膜材料是平面尺寸大于厚度尺寸的功能材料，可以应用在力学、声学、光学、电子、测量、红外、安全报警、医疗保健、军事、交通、信息工程、办公自动化、海洋开发、地质勘探等领域。目前的有机电极化薄膜材料由于其自身的尺寸特征以及材料自身的问题，致使其压电、热释电、铁电等性能较差。为提升有机的电极化材料在介电、压电、热释电、铁电等方面的性能，改进有机的电极化材料结构和优化有机电极化材料制备工艺是必由之路。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种有机电极化复合薄膜制作方法，并提供由该方法制得的电学性能更好的有机电极化复合薄膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供一种有机电极化复合薄膜制作方法，包括以下步骤：

制备基质层：将溶解有基质材料的溶液分布在衬底的平面上，所述基质材料为有机电极化材料，将所述衬底置于有电场且电场方向垂直于所述衬底的环境中，加热干燥至溶液成膜后，抽负压退火结晶，得到基质层；

单面覆膜：将溶解有覆膜材料的溶液涂覆在所述基质层上，将所述基质层置于具有第一方向的电场中，所述第一方向垂直于所述基质层，加热干燥至溶液成膜后，抽负压退火结晶，得到半复合薄膜；

背面覆膜：将所述半复合膜从所述衬底剥离并翻转，将溶解有覆膜材料的溶液涂覆在所述基质层上，并置于具有与所述第一方向相反方向的电场中，加热干燥至溶液成膜后，抽负压退火结晶，得到有机电极化复合薄膜。

基质材料为有机电极化材料时，更容易在溶液中形成极性分子或者离子，优选地，衬底在使用前经过离子清洗，将溶解基质材料的溶液均匀分布在离子清洗过的衬底模具有益于形成较为均匀的基质层。将溶解基质材料的溶液在施加电场的环境中进行烘干，使溶质离子在溶液中形成较为有序的排列，实际上可通过电场的强弱调整排列的有序程度，通过电场方向调控排列的取向。在烘干过程中，保持溶液内部溶质离子的有序性，使得溶液成膜的内部呈现出极性。将烘干得到的极性非晶薄膜在电场中进行退火结晶，有助于保持基质层的极性状态，促进基质层中极性相生成的比例，进一步提高基质层的介电、压电、热释电或者铁电性能，同时避免基质层在后期极化过程中覆膜时弯曲。

将溶解有覆膜材料的溶液涂覆在所述基质层上，并在电场中进行烘干，可以使覆膜材料形成的薄膜具有较为有序的排列方式，并且排列的有序程度可以根据电场的强弱进行调整，而排列的取向则可以通过电场方向进行调控。在烘干覆膜材料形成的薄膜过程中，保持基质层的有序性。覆膜材料形成的薄膜在均匀电场中进行退火结晶，有助于保持覆膜的极性状态。结晶过程中将干燥箱中内部压强降低可以避免高温下覆膜材料与空气发生化学反应，能更好的控制复合薄膜的成分。