[发明专利]一种可定位压力位置的压电制品及其制备方法

说明书

本发明提供一种可定位压力位置的压电制品及其制备方法，该制备方法通过将高压电性压电陶瓷粉体与低粘度聚合物粉体混合密炼处理后，再经粉碎处理得到压电陶瓷/低粘度聚合物复合粉体，将其与可热塑加工用高粘度聚合物超细粉体混合后在模具具有一定倾斜长度和倾斜角度的放置条件下热固化成型，即得可定位压力位置的压电制品。该压电材料通过其制备过程中压电陶瓷的梯度分布密度，从而在材料保持同一厚度基础上利用应力集中诱导大应变，实现了压电制品可通过压电性能变化定位压力位置的功能，同时具有制备简单、成本较低的特点，所制得压电制品最高可达到压电输出60V，厚度不超过1cm，这一功能能够应用于管道工程、可穿戴设备等领域。

技术领域

本发明属于压电材料技术领域，涉及一种可定位压力位置的压电制品及其制备方法，具体涉及一种基于压电输出呈现梯度变化可定位压力位置的压电制品及其制备方法。

背景技术

人工智能和移动电子技术的快速发展，促使半导体制造技术的不断改进和功能的不断扩展，从而提高了能源效率，缩小了设备尺寸，带动了小型电子产品发展的技术进步。目前，将振动或运动物体产生的机械能转化为电能的方法有很多种，包括电磁、静电以及压电效应。由于压电材料的高能量转换效率以及强压电灵敏度，其得到了广泛的发展。

压电材料可以直接将施加的机械应力转化为可用的电能，并且能够轻易的集成在系统中。高聚物作为一种广泛应用的基体材料，具有力学性能强，使用寿命长等优点，通过将压电陶瓷等压电性能良好的材料填充进入高聚物基材中，改变高聚物本身的网络结构，从而导致复合材料的压电性能大幅增加。由于压电陶瓷对于力场的作用十分敏感，所以这种聚合物复合材料的压电性能会受到外界力场的作用而不断变化。同时由于高聚物具有的高弹性，它可以为灵活的可穿戴压电设备提供巨大的潜力。

但是，对于此类压电材料而言，在将其应用于可穿戴压电设备中时，基于其压电应用原理，仅能够通过压电输出判断其是否受力及受力大小(相当于常规压力传感器)，而无法判断其受力位置/压力位置，从而使得当前可穿戴压电设备在功能扩展上具有很强的局限性。

为了解决上述问题，现有技术中多通过由此类压电材料所构成的压力传感器进行阵列排布，通过力作用于阵列中单个或数个压力传感器输出电信号，而阵列中其它未受到力作用的压力传感器不输出电信号的方式，从而判断其受力位置/压力位置。例如中国实用新型专利“一种基于压电原理的电子皮肤系统”(CN210862995U)中，就是采用了上述技术方式判断力的作用位置。

但是，很明显的，上述现有技术中对压力位置的判断精准度极大的取决于压力传感器的大小及阵列数量，同时还需搭配能够对应多个传感器并及时计算响应的信号处理模块，这无疑会极大增加此类可穿戴压电设备的成本，且其对电路设计、元器件布局及耐用度的平衡上具有相当的难度，这无疑阻碍了此类设备工业实用化的进程。

因此，基于高聚物具有高弹性的特性，是否能够在保持高聚物类压电材料作为可穿戴压电设备中一个整体功能件上，同时具备可定位压力位置的功能，这将极大地推动相关技术进一步发展。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中的问题，提供一种可定位压力位置的压电制品及其制备方法，该压电材料通过其制备过程中压电陶瓷的梯度分布密度，从而在材料保持同一厚度基础上利用应力集中诱导大应变，实现了压电制品可通过压电性能变化定位压力位置的功能，同时具有制备简单、成本较低的特点，所制得压电制品最高可达到压电输出60V，厚度不超过1cm，这一功能能够应用于管道工程、可穿戴设备等领域。

为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

在一方面，本发明提供了一种可定位压力位置的压电制品的制备方法，按重量份数计包括以下步骤：

(1)备料均粒径为0.1～500μm的高压电性压电陶瓷粉体；