一種具有離子交換增強層的壓電元件的製造方法
2023-10-05 14:55:54 1
專利名稱：一種具有離子交換增強層的壓電元件的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電元件的製造方法。
背景技術：
壓電元件為將壓力轉換為電信號的元件，其包括壓電材料層以及位於該壓電材料層兩側的電極層。當在該壓電元件表面施加壓力時，可在該兩電極層檢測到相對應的電信號輸出。該壓電材料層由具有壓電效應的材料製成，現有技術中較為常用的壓電材料為壓電陶瓷，如鈦酸鋇、鈦酸鉛及鎬鈦酸鉛等，以及壓電聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)等。
聚偏氟乙烯及其共聚物作為最常見的有機壓電聚合物。由於它們具有良好的柔韌性並易製成大面積的薄膜，因而在音頻和超聲傳感器、生物醫學傳感器、機電換能器以及熱釋電和光學器件中具有重要的應用前景。但其致動能力低下，在150MV/m電場下，其電致伸縮應變僅為7%。因此，本領域研究人員希望找到提高電致伸縮應變的可以代替聚偏氟乙烯的壓電聚合物，提高壓電器件的性能。
發明內容
本發明公開了一種壓電元件的製造方法，包括如下步驟準備上述壓電聚合物，將該壓電聚合物在160 190°C加熱，使該壓電聚合物受熱分解；將該壓電聚合物材料與粘結劑以及揮發性溶劑混合形成漿料；將該漿料塗覆於第一電極層表面，形成第一壓電層；乾燥該第一壓電層；在該第一壓電層表面塗覆離子交換增強層；將上述漿料塗覆於離子交換增強層表面，形成第二壓電層；乾燥該第二壓電層；以及將第二電極層覆蓋於該壓電層表面並相互壓合；其中，離子交換增強層包含離子交換增強材料和納米導電顆粒；離子交換增強材料為聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯或聚乙烯醇，納米導電顆粒為碳納米管、石墨烯或金屬納米顆粒。壓電層由壓電聚合物形成，該壓電聚合物為具有化學結構式(I)的材料；
權利要求
1.一種壓電元件的製造方法，其特徵在於，包括如下步驟準備上述壓電聚合物，將該壓電聚合物在160 190°C加熱，使該壓電聚合物受熱分解；將該壓電聚合物材料與粘結劑以及揮發性溶劑混合形成漿料；將該漿料塗覆於第一電極層表面，形成第一壓電層；乾燥該第一壓電層；在該第一壓電層表面塗覆離子交換增強層；將上述漿料塗覆於離子交換增強層表面，形成第二壓電層；乾燥該第二壓電層；以及將第二電極層覆蓋於該壓電層表面並相互壓合；其中，離子交換增強層包含離子交換增強材料和納米導電顆粒；離子交換增強材料為聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯或聚乙烯醇，納米導電顆粒為碳納米管、石墨烯或金屬納米顆粒。壓電層由壓電聚合物形成，該壓電聚合物為具有化學結構式(I)的材料；
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，η和m各為5到600的整數。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，η和m各為10到300的整數。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，P為O或I到300的整數。
5.如權利要求I或4所述的方法，其特徵在於，P為5到150的整數。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，X和Z各為經取代或未經取代的C6-C4tl芳香族單元或脂肪族單元。
7.如權利要求I或6所述的方法，其特徵在於，X和Z為經取代或未經取代的C4-C12烴鏈或C4-C12雙氧烷基。
8.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，Y為雙氧丁基。
9.如權利要求I所述的方法，其特徵在於,GpG2WjPG4各為經取代或未經取代的C1-C6 脂肪族基。
10.如權利要求I或9所述的方法』其特徵在於，^、^、^和G4各為經取代或未經取代的甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基或丙氧基。
全文摘要
本發明公開了一種壓電元件的製造方法，其特徵在於，包括如下步驟準備上述壓電聚合物，將該壓電聚合物在160～190℃加熱，使該壓電聚合物受熱分解；將該壓電聚合物材料與粘結劑以及揮發性溶劑混合形成漿料；將該漿料塗覆於第一電極層表面，形成第一壓電層；乾燥該第一壓電層；在該第一壓電層表面塗覆離子交換增強層；將上述漿料塗覆於離子交換增強層表面，形成第二壓電層；乾燥該第二壓電層；以及將第二電極層覆蓋於該壓電層表面並相互壓合；本發明以新穎的壓電聚合物材料形成壓電層，其電致伸縮應變比現有技術中常用的壓電聚合物的壓電元件提高4～6％。
文檔編號H01L41/45GK102983271SQ201210472729
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者梅欣, 張俊 申請人:溧陽市生產力促進中心