The invention mainly belongs to the technical field of composite piezoelectric material preparation, in particular to a bacterial cellulose flexible composite piezoelectric film and a preparation method thereof. The method using the bacterial cellulose composite piezoelectric thin film matrix material by solution reaction method, in the in situ bacterial cellulose synthesis of vanadium doped Zinc Oxide microflowers, so as to obtain flexible and piezoelectric properties and composite piezoelectric thin films. The vanadium doped Zinc Oxide microflowers is composed of vanadium doped Zinc Oxide nanosheets, spherical morphology, the vanadium doped nano film thickness of 10nm Zinc Oxide 100nm, the size of vanadium doped Zinc Oxide microflowers 1 M 10 m. The invention does not damage the natural structure of bacterial cellulose under the condition of the piezoelectric nano structure uniformly filled, filled with Zinc Oxide vanadium doped piezoelectric coefficient is higher than pure Zinc Oxide, and Zinc Oxide have no pure ferroelectric properties.
【技术实现步骤摘要】
一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜及其制备方法
本专利技术主要属于复合压电材料制备
,具体涉及一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜及其制备方法。制备获得的柔性复合压电薄膜在能源、传感、医学等领域有广泛的应用前景。
技术介绍
压电材料是一种在受到机械应力时可对外产生电信号的材料,在机械能收集、应力应变传感以及微机电系统中有重要应用。传统的压电材料主要分为压电陶瓷和压电聚合物,其中压电陶瓷的压电系数较高,但是其硬脆的特性限制了在很多方面的应用;压电聚合物主要包括聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物、聚乳酸等,这些压电材料通常具备很好的柔性,但是压电系数不高。通过一定手段将传统压电材料与柔性聚合物复合,可以得到具备柔性的压电材料,从而能在保证压电性能的同时,显著改善柔性问题以适应实际应用。常见的用来制备复合压电材料的柔性聚合物主要是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。由于PDMS具有粘稠疏水的特性,压电材料在其内部较难分散,加入适量的助分散剂剂如碳纳米管、金属纳米棒等能有效促进压电材料的均匀分布,从而提高复合压电材料的压电性能。然而,助分散剂的引入会提高材料的制作成本,且可能带来毒性,因此选择成本更加低廉且环保的材料和工艺显得尤为重要。细菌纤维素是一类由木醋杆菌等微生物合成的天然纤维素,作为一种环境友好、含量丰富的材料,细菌纤维素在医学材料、电子材料等领域有广泛的应用前景。细菌纤维素是一种理想的复合压电基体材料,相比于PDMS主要有以下优点:(1)具有纳米纤维构成的天然空间网络结构,能够不借助分散剂使得压电材料在其中均匀分布;(2)具有较高的生物相容性和和降解性;(3)成本低廉 ...
【技术保护点】
一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜的制备方法,其特征在于,所述方法以细菌纤维素为复合压电薄膜的基体材料,通过溶液反应方法,在所述细菌纤维素的内部原位合成钒掺杂氧化锌微米花,从而获得柔性和压电性能兼备的复合压电薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜的制备方法,其特征在于,所述方法以细菌纤维素为复合压电薄膜的基体材料,通过溶液反应方法,在所述细菌纤维素的内部原位合成钒掺杂氧化锌微米花,从而获得柔性和压电性能兼备的复合压电薄膜。2.根据权利要求1所述一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜的制备方法,其特征在于,所述钒掺杂氧化锌微米花是由钒掺杂氧化锌纳米片构成,为球状形貌,所述钒掺杂氧化锌纳米片厚度为10nm-100nm,所述钒掺杂氧化锌微米花的尺寸为1μm-10μm。3.根据权利要求1所述一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将细菌纤维素湿膜在含有醋酸锌和五氧化二钒的水溶液中浸泡,使醋酸锌和五氧化二钒充分吸收到细菌纤维素中;(2)将经过步骤(1)浸泡过的细菌纤维素浸入含醋酸锌、五氧化二钒和二甘醇的混合溶液中,在反应釜中加热以使醋酸锌发生水解反应,在五氧化二钒的作用下,在细菌纤维素网络中原位形成钒掺杂氧化锌微米花;(3)将步骤(2)反应后的细菌纤维素充分浸泡洗涤,压实烘干,然后得到细菌纤维素柔性复合压电薄膜,所述细菌纤维素柔性复合压电薄膜中含有钒掺杂氧化锌微米花。4.根据权利要求3所述的一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,在所述含有醋酸锌和五氧化二钒的水溶液中,醋酸锌的浓度范围为20mM-100mM;五氧化二钒的浓度范围3mM-50mM。5.根据权利要求3所述的一种细菌纤维素柔性复合压电薄膜的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,将细菌纤维素湿膜在含有醋酸锌和五氧化二钒的水溶液中浸泡,浸泡时间为12-48小时。6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:张跃,张光杰,廖庆亮,马明园,丁一,刘硕,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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