[发明专利]一种基于PVDF-TrFE的压电薄膜的制备方法

说明书

本发明是一种基于PVDF‑TrFE的压电薄膜的制备方法，包括以下步骤：使用KH‑550对CNT粉末进行改性，将改性后的CNT粉末，溶于N‑二甲基甲酰胺（DMF）溶液中，超声震荡后加入PVDF‑TrFE，而后搅拌至搅拌均匀，再加入PMN‑PT粉末，搅拌，超声分散至分散均匀，将上得到的复合溶液涂覆到水平放置的流延板上，使溶液流动均匀，而后放入烘箱中干燥，从而得到干燥的流延薄膜，对流延薄膜进行热压成型，得到0‑0‑3型CNT/PVDF‑TrFE/PMN‑PT柔性复合压电薄膜，具有较好的柔韧性以及较高的压电性能，可以应用于医学超声探头以及水声换能器等。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，尤其涉及一种基于PVDF-TrFE的压电薄膜的制备方法。

背景技术

聚合物/压电陶瓷复合材料是一种既含有聚合物又含有压电陶瓷的组合而成的具有实际功能及使用意义的材料；这种复合材料既有聚合物的柔韧性好，可以大面积加工的特点，又具有压电陶瓷的高压电应变常数d₃₃，以及高机电耦合系数等特点，保留二者相应的优点的同时，克服了聚合物的压电性能较弱以及压电陶瓷较脆等缺点，最终制备出具有一定柔性的复合压电材料；压电复合材料作为一种新型的复合材料，至今已在水声、超声、电声、医学等方面获得了广泛的应用，尤其是在医学超声探头和水声换能器中都有着重要的应用；因此，也引起人们越来越多的研究和重视；然而目前对复合压电材料的研究表明，简单的把聚合物和压电陶瓷材料混合制备而成的复合压电材料的性能并不好，这类复合压电材料通常需要极大的极化电压，即便是极化电压足够大，也有可能出现压电陶瓷极化不充分的情况，一般而言，在复合材料中添加更多的介电常数较高的压电陶瓷是可以降低极化电压的；但对于制备柔性薄膜材料而言，添加过多的脆性压电陶瓷会导致复合材料的柔韧性降低，而0-3型复合材料的优势在于保证复合材料较高的压电性能的同时，又保证了复合材料的较好的柔性，因而此解决方案与制备目的相矛盾。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于PVDF-TrFE的压电薄膜的制备方法，可以有效的解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于PVDF-TrFE的压电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)分别称取适量CNT粉末和KH-550；

2)将CNT粉末加入乙醇水溶液中，震荡摇匀，得到CNT溶液；

3)将KH-550溶于无水乙醇中，得到KH-550的乙醇溶液；

4)将上述3)中的KH-550乙醇溶液缓慢多次加入到上述2)中的CNT溶液中，使其静置反应，得到CNT/KH-550溶液；

5)将上述CNT/KH-550溶液经过抽滤、干燥处理后得到改性后的CNT粉末；

6)称取适量上述5)所得的改性后的CNT粉末，溶于N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，超声震荡；

7)在上述6)中的溶液中加入适量PVDF-TrFE，而后搅拌至搅拌均匀，得到DMF/CNT/PVDF-TrFE复合溶液；

8)在上述7)中制备的复合溶液中加入适量配比的PMN-PT粉末，搅拌，超声分散至分散均匀，得到CNT/PVDF-TrFE/PMN-PT复合溶液；

9)将上述8)得到的复合溶液涂覆到水平放置的流延板上，使溶液流动均匀，而后放入烘箱中干燥，从而得到干燥的流延薄膜；

10)对上述9)中得到的流延薄膜进行热压成型，得到0-0-3型CNT/PVDF-TrFE/PMN-PT柔性复合压电薄膜。

优选的，所述CNT粉末为羟基化多壁CNT，其内径为5-10纳米，长度为10-30微米。

优选的，所述最终聚合物中CNT含量不超过0.6-1wt％。