[发明专利]一种聚合物基复合柔性压电传感器的制备方法

摘要

本发明涉及传感器领域，公开了一种聚合物基复合柔性压电传感器的制备方法，本发明先制得锆钛酸铅超细陶瓷和氧化锌制备纳米棒阵列，再将棒状阵列植入模具中，制备聚合物基压电材料，将环氧树脂和苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物混合物注入模具中，待聚合物基凝固后，经过极化处理得到聚合物基复合柔性压电传感器，具有更加优异的检测性能，所用的高分子材料柔顺性好，可制成大而均匀的薄膜，压电系数和电‑机械耦合系数较小，复合后制得具有一定压电性能的复合材料，克服了两者的不足，具有强压电性、低脆性、低密度和低介电系数，且易制得大面积薄片以及复杂形状制品，制造工艺简单，成本低廉。

主权项

1.一种聚合物基复合柔性压电传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）锆钛酸铅超细陶瓷粉末的制备：以钛酸丁酯、乙酸铅和二氧化锆为原料，控制锆、钛的质量比为50‑54:46‑50，将钛酸丁酯、乙酸铅和二氧化锆添加到由去离子水、乙二醇、乙醚和甲醚组成的溶剂中，加热搅拌3‑4h，得到锆钛酸铅溶胶，干燥6‑8h，除去水和有机溶剂形成干凝胶，进行煅烧，冷却后取出，得到锆钛酸铅超细陶瓷粉末；（2）氧化锌纳米棒阵列的制备：使用电化学沉积法，采用二电极体系，取硝酸锌溶液作为电解液置于水浴中恒温70‑80℃，将切好的锌箔和导电玻璃分别作为电沉积的阳极和阴极接入电路进行电沉积，沉积结束后，将导电玻璃取出，用去离子水清洗干净烘干，得到氧化锌纳米棒阵列；（3）锆钛酸铅涂覆的氧化锌纳米棒阵列模具的制备：将锆钛酸铅超细陶瓷粉末加入到聚乙二醇溶液中，超声处理10‑15分钟，加入氧化锌纳米棒阵列，于120‑135℃下反应2‑3h，然后将氧化锌纳米棒阵列取出，用氮气枪风干并冷却，最后通过压印机压印到钢化模具中，得到锆钛酸铅涂覆的氧化锌纳米棒阵列模具；（4）聚合物基底的制备：将苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物分散在丙酮溶液中，加入环氧树脂，加热搅拌30‑40分钟，将苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和环氧树脂的混合物在100‑300rpm转速下球磨7‑9h，然后将分散均匀的混合物在80‑85℃下冷凝回流蒸发去除丙酮；（5）聚合物基复合材料的制备：将脱除丙酮的混合物与固化剂混合均匀，在零下20‑30℃下冷冻脱泡20‑30分钟，注入锆钛酸铅涂覆的氧化锌纳米棒阵列模具中，在100‑130℃下固化70‑90分钟，得到聚合物基复合材料；（6）极化处理：在聚合物基复合材料的上下两面覆上电极后，在90‑100℃的极化温度下，施以极化电场为50‑60kV/cm，极化时间为40‑50分钟，在此条件下发生极化，使其具有压电性能，制得成品。