[发明专利]一种柔性PZT/PVDF复合压电气凝胶材料及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性PZT/PVDF复合压电气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：PVDF溶胶的制备；

将PVDF溶解于有机溶剂中，加热条件下进行搅拌使得PVDF完全溶解，冷却后得到PVDF溶胶；

步骤2：PZT溶胶的制备；

将铅前驱体溶解于有机溶剂中，加热条件下进行搅拌使得铅前驱体完全溶解，冷却后得到醋酸铅分散液；然后向所述醋酸铅分散液中加入钛前驱体，搅拌均匀后再加入锆前驱体，得到三元混合前驱体溶液；在所述三元混合前驱体溶液中加入水搅拌均匀形成PZT溶胶；所述步骤1和2中加热采用水浴加热；具体地，步骤1中水浴加热温度为50～80℃，步骤2中水浴加热温度为60℃；

步骤3：复合溶胶的制备；

将步骤2制得PZT溶胶加入步骤1制得的PVDF溶胶中，搅拌均匀，形成复合溶胶；

步骤4：复合凝胶的制备；

将步骤3制得的复合溶胶经陈化处理制得复合凝胶；

步骤5：复合压电气凝胶的制备；

将步骤4制得的复合凝胶经干燥处理制得所述复合压电气凝胶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中溶解PVDF的有机溶剂包括二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中铅前驱体为三水合醋酸铅；所述钛前驱体包括钛酸丁酯或钛酸异丙脂，所述锆前驱体为正丙醇锆。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中三水合醋酸铅：正丙醇锆：钛前驱体：去离子水的摩尔比为(1～1.1) ∶ (0～1) ∶ (0～1) ∶ (0～20)，且摩尔比n_{三水合醋酸铅} ：(n_正丙醇锆 + n_{钛酸四丁酯}) = (1～1.1) ∶ 1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中PVDF溶胶的浓度为25～200g/L；所述步骤2中PZT溶胶的浓度为0～0.5mol/L。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中PVDF与三水合醋酸铅的质量比为m_PVDF ∶ m_{三水合醋酸铅} = 1 ∶ (0～2)。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4中陈化处理的具体操作为：将所述复合溶胶密封静置24～72小时形成富有弹性、透明的PZT/PVDF初始复合凝胶，然后加入无水乙醇将其淹没，再静置10～14天，最终得到PZT/PVDF复合凝胶。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中干燥处理包括超临界干燥、冷冻干燥或常压干燥。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中干燥处理为二氧化碳超临界干燥，其具体操作如下：将步骤4制得的复合凝胶进行清洗，具体采用浸泡在无水乙醇中进行清洗；清洗完成后，置于超临界干燥釜内，以二氧化碳为干燥介质进行超临界萃取；干燥压强为9～15MPa、干燥温度为35～60℃、萃取时间为10～18小时，浸泡时间为12～18小时、二氧化碳流速为每小时5～10L。