[发明专利]高分子复合压电体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于压电装置、传感器、超声波探针、发电装置、振动发电器等的高分子复合压电体以及制造该压电体的方法。本发明具体地涉及具有均匀地分散混合在由氰乙基化聚乙烯醇构成的聚合物基质中的压电体微粒的高分子复合压电体以及制造该压电体的方法。

背景技术

高分子压电材料是具有诸如良好的柔韧性、耐冲击性、易加工性和大面积化能力等高分子材料的固有性质的那些压电材料，与无机压电材料相比这些高分子压电材料具有较高的功率输出常数(压电“g”常数)，并且高分子压电材料对于人体或水的声阻抗是类似的，因此当前期望它们可应用在各种传感器、或者诸如超声波探针和水听器等超声波换能器、振动控制器(阻尼器)等方面或者应用于收集振动能量。在这些应用领域中，需求的是作为单位电场的应变量(信号发送能力)的指数的压电应变常数(“d”常数)和作为单位应力所产生的电场强度(信号接收能力)的指数的“g”常数的量级均有利的那些压电材料，或是所述常数间的平衡优异的那些压电材料。

高分子压电材料已知包括压电聚合物，即，以聚偏二氟乙烯(PVDF)为代表的自身具有压电性的聚合物，其与无机压电材料相比具有较低的“d”常数，因此在作为高分子压电材料而用于上述应用时不能实现足够的性能。

另一方面，通过使用高分子材料作为基质并使无机压电体混合到聚合物基质中以制造压电复合体而获得的高分子复合压电体是能够有效地具有上述高分子材料共有优点和无机压电体的优异压电性能(“d”常数)的压电体。通过改变充当基质的聚合物的种类、无机压电体的种类或组成、连接性、形状或混合比，高分子复合压电体在作为在具有不同用途的材料设计中可变的压电体而引起注意。结果，已经提出了多种高分子复合压电体(例如参见专利文献1)。

当然，优选的是，具有较高压电性能的压电体应用于高分子复合压电体，以使其应用主要是具有极高“d”常数的铅类压电材料如锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)完成的。

专利文献1公开了具有良好介电性、热电性和压电性的电子部件材料，所述材料如下获得：在由氰乙基化纤维素和/或氰乙基化普鲁兰多糖(pullulan)构成的介电性粘合剂中均匀地分散混合具有钙钛矿型晶体结构的陶瓷微粒构成的铁电性物质来形成复合物，并对该复合物施加指定的电压。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本特开2007-157413号公报

发明内容

技术问题

然而，在如专利文献1中所公开的电子部件材料中，在支持基板上通过流延形成的氰乙基化普鲁兰多糖与压电体微粒组合的复合物在随后对其进行的极化(极化处理)的过程中在由于厚度不均匀或微粒分散不均一而导致在耐电压性较低的位置(spot)处容易发生介电击穿，从而使得大面积制造难以进行。此外，氰乙基化普鲁兰多糖与其他类型的材料的粘合性较差，因而在流延后的干燥工序中容易引起如破裂和剥落等问题，这也使得大面积制造难以进行。

本发明的一个目的是解决现有技术的上述问题，从而提供一种高分子复合压电体的制造方法和通过该方法制造的高分子复合压电体，所述方法即使对于大面积的高分子复合压电体也能够高产率地进行制造，而不会出现介电击穿和剥落。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种高分子复合压电体，所述高分子复合压电体通过对具有压电体微粒的复合体进行极化获得，所述压电体微粒均匀地分散混合在包含氰乙基化聚乙烯醇(氰乙基化PVA)的聚合物基质中。

应当注意，待进行极化的具有均匀地分散混合在聚合物基质中的压电体微粒的复合体和通过对该复合体进行极化处理(极化)而获得的高分子复合压电体均可称为“压电复合体”。