[发明专利]机电材料和包括该机电材料的装置

说明书

技术领域

本发明涉及机电材料和包括这种材料的装置。

背景技术

响应机械激发产生电压(压电现象)或响应热激发产生电压(热电现象)通常需要材料在其结构中具有择优偶极取向。择优偶极取向通常在某些晶体(例如，石英)中发生，并且可通过施加强电场或机械场在某些陶瓷或聚合物材料中引起。

发明内容

本文公开了一种机电制品，其包括复合材料，所述复合材料包括：(1)聚合物和(2)至少一个微球体，其具有壳材料的外壳和容纳在所述外壳中的气体或液体，其中所述聚合物至少部分地封装所述微球体，并且其中所述聚合物、所述壳材料以及所述气体或液体全部具有不同的介电常数。所述机电制品具有压电特性或热电特性。

本文还公开了一种机电装置，其包括机电层，所述机电层包括复合材料，所述复合材料包括：(1)聚合物和(2)至少一个微球体，其具有壳材料的外壳和容纳在所述外壳中的气体或液体，其中所述聚合物至少部分地封装所述微球体，并且所述聚合物、所述壳材料或所述微球体以及所述微球体的外壳内的气体或液体全部具有不同的介电常数。第一导电层；和第二导电层，其中所述机电层布置在所述第一导电层和所述第二导电层之间并且与这二者电连接。

本文还公开了一种制备机电制品的方法，该方法包括以下步骤：通过合并聚合物和多个微球体形成复合组合物，其中所述多个微球体中的每一者具有壳材料的外壳和容纳在所述外壳中的气体或液体；形成所述复合组合物的膜；以及加热所述复合组合物的膜以使容纳在所述微球体的外壳中的气体或液体膨胀，从而使所述微球体膨胀。

附图说明

结合以下结合附图对本发明的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本发明，其中：

图1示出了本文所公开的示例性机电制品；和

图2示出了本文所公开的示例性机电装置。

附图未必按比例绘制。在附图中使用的相似的标号表示相似的部件。然而，应当理解，在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一个附图中用相同标号标记的部件。

在下面的说明中，参考了形成说明的一部分的附图，并且在附图中通过举例说明的方式示出了若干特定的实施例。应当理解，在不偏离本发明的范围或精神的前提下可以设想其他的实施例并进行实施。因此，以下的具体实施方式不应被理解成具有限制性意义。

具体实施方式

除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有在本领域中通常使用的含义。本文给定的定义旨在有利于理解本文频繁使用的某些术语，并无限制本发明范围之意。

除非另外指明，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。因此，除非另外指明，否则上述说明书和所附权利要求书中给出的数值参数均为近似值，根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性情况，这些近似值可有所不同。

用端值来表述的数值范围包括该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任意范围。

本说明书和所附权利要求中的单数形式“一种”、“一个”和“所述”均涵盖具有多个指代物的实施例，除非其内容明确指示另外的情况。本说明书和所附权利要求书中所用的术语“或”的含义一般来讲包括“和/或”，除非该内容明确地指示另外的情况。

本文公开的是机电材料、机电层、机电制品和机电装置。机电材料是一种展现出压电现象(或压电特性)或热电现象(或热电特性)的材料。响应施加外部应力至材料上而产生表面电荷被称作压电现象。材料自发极化响应温度变化而变化被称作热电现象。本文所述的一些机电材料具有压电特性，而一些具有热电特性。存在对新的压电材料和热电材料的需求。虽然已赋予了非极性聚合物材料压电性，但仍未使其可控地产生多孔性并且对于某些应用来说可能无法提供足够的强度。

示例性方法包括以下步骤：制备复合组合物、形成该复合组合物的膜和加热该复合组合物的膜从而形成复合材料。本文公开的复合组合物膜包括至少一种聚合物和多个微球体。当用溶液浇注法形成所述膜时，复合组合物也可被称为涂料组合物。由复合组合物形成的复合材料包括(1)聚合物和(2)至少一个微球体，其中所述微球体具有壳材料的外壳，并且其中所述微球体容纳有处于所述微球体的外壳内(即，处于所述微球体的内部)的气体或液体。所述聚合物、所述微球体的外壳和所述微球体外壳中的气体或液体全部具有不同的介电常数。