[发明专利]一种压电薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及压电材料技术领域，尤其涉及一种压电薄膜及其制备方法。其制备方法包括将偏氟乙烯预溶液与石墨烯悬浮液混合、分散后获得偏氟乙烯－三氟乙烯/石墨烯溶液；将偏氟乙烯－三氟乙烯/石墨烯溶液涂布于一衬底之上，干燥处理以形成待处理薄膜；进一步将待处理薄膜进行极化处理以获得所需压电薄膜。上述制备方法的制备工艺效率高、制备获得的压电薄膜的耐高温性能好，其力电转换能力也有显著的提升，可获得压电系数大于32pc/N的压电薄膜。本发明还提供一种压电薄膜，其是基于如上所述的压电薄膜制备方法制备获得，所述压电薄膜的压电系数大于32pc/N。

【技术领域】

本发明涉及压电材料技术领域，尤其涉及一种压电薄膜及其制备方法。

【背景技术】

压电材料是一种能够将机械能和电能相互转换的材料。其中，压电聚合物，特别是偏氟乙烯类压电聚合物，因具有较强的压电性能及特有的柔性，因而在传感器、芯片、能源工程、环境净化、探伤、可穿戴领域等方面得到了广泛的应用。然而，由于现有制备技术上的局限性，上述方法没有能最大限度地发挥聚偏氟乙烯强极性的特点。到目前为止，所获材料的压电系数(d₃₃)也较低。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种压电薄膜及其制备方法。

本发明解决技术问题的方案是提供一种压电薄膜制备方法，其包括以下步骤：提供偏氟乙烯－三氟乙烯共聚物，并将其溶解于溶剂中，以形成偏氟乙烯－三氟乙烯预溶液；提供石墨烯，并将其溶解于溶剂中，以形成石墨烯悬浮液；将偏氟乙烯－三氟乙烯预溶液与石墨烯悬浮液混合、分散后获得偏氟乙烯－三氟乙烯/石墨烯溶液；将偏氟乙烯－三氟乙烯/石墨烯溶液涂布于一衬底之上，干燥处理以形成待处理薄膜；及将待处理薄膜进行极化处理以获得所需压电薄膜。

优选地，所述偏氟乙烯－三氟乙烯共聚物的共聚比为90/10－50/50；其中，所述石墨烯的质量占所述偏氟乙烯质量的百分比为0.005％－2％。

优选地，所述偏氟乙烯－三氟乙烯预溶液的浓度为1－20wt％，所述石墨烯悬浮液的浓度为0.005－1.5wt％，所述溶剂包括丁酮、N，N－二甲基吡咯烷酮、N，N－二甲基酰胺中任一种或几种的组合。

优选地，所述石墨烯包括剥离的石墨烯片层，所述石墨烯包括含氧官能团，所述石墨烯的含氧量为2％－6％。

优选地，所述含氧官能团包括羧基、羰基、羟基中的一种或几种的组合；所述石墨烯还包括C－O偶极，所述C－O偶极与所述偏氟乙烯－三氟乙烯共聚物的偶极相匹配。

优选地，所述涂布方式包括旋涂、喷涂及全面涂布中任一种；形成的所述待处理薄膜的厚度为2μm－20μm。

优选地，所述衬底包括ITO玻璃、硅片、铜板、铝板中任一种。

优选地，所述干燥处理具体包括如下步骤：在室温及真空条件下对待处理薄膜进行烘干处理1－8min，以形成烘干薄膜。

优选地，所述极化处理具体包括以下步骤：在20－30℃下，利用3－20KV的电压极化待处理薄膜1－20min，所述极化的电极端与薄膜表面的距离为0.01－25mm。本发明解决技术问题的方案是还提供一种压电薄膜，其是将偏氟乙烯－三氟乙烯预溶液与石墨烯悬浮液混合、分散后获得偏氟乙烯－三氟乙烯/石墨烯溶液；再将偏氟乙烯－三氟乙烯/石墨烯溶液涂布于一衬底之上，干燥处理以形成待处理薄膜；进一步将待处理薄膜进行极化处理以获得所述压电薄膜；所述压电薄膜的压电系数大于32pc/N。

与现有技术相比，本发明的测试压电系数的系统同样具有上述优点。本发明提供的一种压电薄膜及其制备方法简单易行，可形成同时具较强压电效应的聚偏氟乙烯压电薄膜的制备方法。