[发明专利]一种基于碳包覆钛酸钡/PVDF的柔性压电能量转化器件

权利要求书

1. 一种基于碳包覆钛酸钡/ PVDF的柔性压电能量转化器件，其特征在于，该柔性压电能量转化器件呈三明治结构，中间是压电复合薄膜，在其两侧粘附了作为电极的金属箔；所述压电复合薄膜是均匀掺混了碳包覆钛酸钡纳米颗粒的聚偏氟乙烯，其中碳包覆钛酸钡纳米颗粒的质量占比为10～20％；

所述柔性压电能量转化器件通过下述步骤制备获得：

（1）按质量比1∶0.5∶100取钛酸钡纳米颗粒、盐酸多巴胺和水，混合均匀后调节pH调至弱碱性；继续在室温下搅拌12～15h，离心分离、洗涤、干燥后移至管式炉中；在惰性气体保护和400～600℃条件下热处理1～2h，获得碳包覆的钛酸钡纳米颗粒；

（2）将聚偏氟乙烯溶解在N, N-二甲基甲酰胺中，得到PVDF溶液；向PVDF溶液中加入碳包覆的钛酸钡纳米颗粒，超声分散同时进行搅拌，得到均匀混合液；控制碳包覆钛酸钡纳米颗粒的加入量，使其在压电复合薄膜中的质量占比为10～20％；

（3）以步骤（2）得到的混合液制膜，并置于真空烘箱中烘干成型，控制膜厚度在150～200 μm；热处理后转至冰水中骤冷，得到压电复合薄膜；

（4）在压电复合薄膜的两侧表面粘附面积相同的金属箔作为电极，使用20V/μm的电压进行高压极化，极化时间控制在6～12h；最后在电极的端部连接导线，得到柔性压电能量转化器件。

2.根据权利要求1所述的柔性压电能量转化器件，其特征在于，所述金属箔的厚度为30～80 μm，压电复合薄膜的厚度为150～200 μm。

3.根据权利要求1所述的柔性压电能量转化器件，其特征在于，所述惰性保护气体是N₂或Ar气体。

4.根据权利要求1所述的柔性压电能量转化器件，其特征在于，所述金属箔是铝箔或铜箔；金属箔的端部还与导线相连接。

5.根据权利要求1所述的柔性压电能量转化器件，在步骤（3）中，以流延法或滴涂法制膜。

6.根据权利要求1所述的柔性压电能量转化器件，在步骤（3）中，控制热处理的温度为160～165℃，时间10～30min。