[发明专利]一种螺旋管式压电弹簧及其制备方法

摘要

本发明公开一种螺旋管式压电弹簧及其制备方法。该压电弹簧为螺旋管状结构，压电弹簧从内至外包括金属内芯、压电材料层和外电极层。该制备方法首先把金属内芯绕制成螺旋管状结构；然后使用提拉法把螺旋管状内芯从压电前驱体溶液中提出，随后使用温度梯度炉进行热处理，如此反复多次，直到达到所需厚度；最后使用蒸镀法在螺旋管状结构上均匀蒸镀金属外电极，之后经过极化处理，而得到螺旋管式压电弹簧。本发明在较小的外力作用下就可以产生较大的形变，这在进行力的测量或传感时能够获得极高的灵敏度和线性度；同时，在采集一些具有较大运动幅度的机械能并把之转换为电能时，压电弹簧由于能够承受较高的形变量，使得机械能采集装置更易设计和实施。

主权项

1.一种螺旋管式压电弹簧的制备方法，所述螺旋管式压电弹簧为螺旋管状结构，压电弹簧从内至外包括金属内芯、压电材料层和外电极层，所述金属内芯为螺旋管状结构，所述压电层由金属内芯从压电前驱体溶液中提出并经过温度梯度炉热处理后生成，所述外电极采用真空蒸镀法制备而成，外电极均匀蒸镀在压电弹簧的表面；其特征在于，该制备方法首先把金属内芯绕制成螺旋管状结构；然后使用提拉法把螺旋管状内芯从压电前驱体溶液中提出，随后使用温度梯度炉进行热处理，如此反复多次，直到达到所需厚度；最后使用蒸镀法在螺旋管状结构上均匀蒸镀金属外电极，之后经过极化处理，而得到螺旋管式压电弹簧，该制备方法具体包括如下步骤：步骤一：把耐高温的金属内芯绕制成螺旋管状结构，作为制备压电弹簧的金属内芯，之后，制备压电前驱体溶液作为压电层制备的原材料；步骤二：将制备好的压电前驱体溶液放入烧杯中，将螺旋管式的金属内芯悬挂到事先准备好的电机上，同时，使得螺旋管式的弹簧通过中间温度较高的温度梯度炉；将装有压电前驱体溶液的烧杯放在管式电炉下方，启动电机，使得螺旋管式的弹簧均匀的浸润在压电前驱体溶液中，浸润后，将螺旋管式的弹簧吊起，在温度梯度炉内高温加热，使得压电薄膜均匀的涂布在螺旋管式的金属内芯上；单层压电层涂布完成之后，需要对步骤二反复进行多次，直到达到所需的压电层厚度；步骤三：将制备好压电层的螺旋管式压电弹簧固定到旋转台上，通过热蒸发镀膜设备进行外电极制备，在电极制备的过程中，保证螺旋管式压电弹簧均匀旋转，同时通过改变不同的旋转方向来使得电极均匀地涂布在螺旋管式压电弹簧上；步骤四：外加电场，对制备的螺旋管式压电弹簧进行极化处理，使压电弹簧表现出压电性能；步骤五：将制备好的螺旋管式压电弹簧，加上测试引线，进行螺旋管式压电弹簧电学性能的测试和分析。