[发明专利]一种压电驻极体传声器

说明书

技术领域

本发明涉及传声器设备领域，尤其涉及一种压电驻极体传声器。

背景技术

目前的电声领域内，传声器大多采用电容式结构，其典型应用为驻极体电容式传声器。驻极体电容式传声器需要精密加工，组装时的公差配合也要求十分严谨。在当代便携式设备越来越小型化的趋势下，加大了零件加工难度，提高了组装精度，甚至达到了一个性能与结构瓶颈的地步。

压电驻极体传声器是利用压电效应进行声电/电声变换，其声电/电声转换器为一片薄薄的多孔聚合物压电驻极体薄膜，相对电容式结构复杂且精度要求极高的零件配合设计，大大减小了电声器件的体积，同时，零件数目大为减小，可靠性得到保障，方便大规模生产的需求。

但是由于压电驻极体传声器的多孔聚合物压电驻极体薄膜要求较高，如何生产出压电效应好的压电驻极体薄膜就成为亟待解决的问题。现有的专利，例如公开号为CN102938871的中国专利“压电驻极体传声器及其压电驻极体薄膜”，其公开一种防止电荷丢失的压电驻极体薄膜，通过使得带电荷的基材层不处于压电驻极体薄膜表面，基材不会沾水从而反正驻极体薄膜电荷的丢失。然而该专利仅对驻极体薄膜的结构进行了细微改进，对于压电驻极体薄膜的组分并无改进，不能从根本上解决如何使得压电驻极体薄膜压电性能更好的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种压电性能好、灵敏度高的压电驻极体传声器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种压电驻极体传声器，其包括外壳、PCB板以及设置于PCB板上的压电驻极体薄膜；所述外壳一侧设置有多个声孔另一侧开口，PCB板将开口密封并使得压电驻极体薄膜位于外壳内部；所述压电驻极体薄膜的组分及重量份数为：

聚偏氟乙烯：40-57份；

五氟苯乙烯：15-18份；

铝粉：0.4-0.7份；

铁粉：0.2-0.5份。

聚偏氟乙烯是目前广泛应用的柔性铁电材料，具有良好的压电性能。然而聚偏氟乙烯晶形结构复杂，与其压电性能密切相关的β相晶形无法直接得到，如何提高聚偏氟乙烯的β相晶形含量是制备高压电性能聚偏氟乙烯薄膜的关键技术。

五氟苯乙烯具有优异的化学稳定性、自润滑性和耐老化性，相对于其他含氟的聚合物，例如三氟乙烯、四氟乙烯等，其稳定性更好，与聚偏氟乙烯共聚后使得薄膜自身形成的孔径排布更为有序和致密。该些孔径使得压电驻极体薄膜同时具有压电材料和驻极体材料的特点，从而使得压电驻极体薄膜的压电性能比单纯的聚偏氟乙烯薄膜提高20倍以上。

在聚偏氟乙烯和五氟苯乙烯共聚的混合物中增加铝粉和铁粉，由于铝粉和铁粉具有良好的氧化性能，能分别与空气氧化得到三氧化二铝和三氧化二铁等氧化物，氧化得到的三氧化二铝和三氧化二铁等氧化物能诱使薄膜的晶形向β相转变，使得薄膜的压电性能明显增高。但是由于三氧化二铝和三氧化二铁等氧化物的存在使得薄膜的电阻率急剧减小，因此需要慎重考虑其添加量，以此平衡电阻率和压电性能。

进一步地，铝粉和铁粉不同于其他氧化金属，例如锌、锰、钠等氧化金属，铝粉和铁粉的氧化反应更为剧烈，电荷变化更大，能够以非常少的添加量即达到其他金属非常多的添加量才能达到的效果。

进一步地，所述压电驻极体薄膜的组分及重量份数为：

聚偏氟乙烯：50份；

五氟苯乙烯：15份；

铝粉：0.5份；

铁粉：0.5份。

进一步地，所述压电驻极体薄膜通过如下方式制备：

S1：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将聚偏氟乙烯与五氟苯乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中形成均匀的溶液；而后将铝粉和锌粉加入溶液中搅拌得到悬浊液；

不同于现有常规的以N-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺为溶剂，本发明中，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，其毒性危害更小，且由于N-甲基吡咯烷酮挥发度低、热稳定性高、便于后续形成具有孔径的薄膜的步骤。

S2：将悬浊液流延在平板上并加热使得溶剂完全挥发得到初始薄膜；加热过程中，通入相对湿度大于90%的水蒸汽；溶剂完全挥发后，停止通入水蒸汽并继续加热使得初始薄膜水蒸汽完全蒸发；

本发明中，在加热使得溶剂挥发的过程中通入相对湿度较大的水蒸汽，使得溶剂挥发过程中，水蒸汽在聚合物表面形成球状液滴，由于水滴的表面张力作用，当溶剂挥发完全且水滴继续挥发后，水滴所占空间留在薄膜内部使得初始薄膜内部形成排列有序的孔径。该些孔径的存在使得后续极化后，电荷能够分布于孔径内壁相对两侧从而大大提高了压电驻极体薄膜的压电系数。