高分子薄膜极化系统技术方案

本发明专利技术提供一种高分子薄膜极化系统，用于极化高分子薄膜，所述高分子薄膜极化系统包括多个高分子薄膜极化装置；所述高分子薄膜极化装置包括电场组件和物品承载台；该物品承载台上方的环境气体可被高压电极端电离并在该电场组件形成的电场下移动并聚集在所述待极化高分子薄膜第二表面，使所述待极化高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，对高分子薄膜进行极化。该高分子薄膜极化系统的生产合格率较高，且能实现大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
高分子薄膜极化系统
本专利技术涉及薄膜
，具体涉及一种高分子薄膜极化系统。
技术介绍
极化是薄膜材料处理中的一个重要环节，主要目的是使薄膜材料中杂乱取向的分子偶极矩沿着特定方向(如极化电场方向)一致取向，从而使该薄膜材料具有压电性能。薄膜极化通常直接将薄膜材料置于电极之间，利用电极产生的高压电场完成极化，这种方法非常容易将薄膜材料击穿。特别有些高分子薄膜材料是直接形成在电子器件表面，在高压电场直接极化还容易因为薄膜材料击穿而导致整个电子器件的损坏，所以成本昂贵。而且由于整个极化方法生产合格率较低，基本不能大规模生产。
技术实现思路
为克服现有薄膜极化生产合格率较低的技术问题，本专利技术提供一种高分子薄膜极化系统。本专利技术为解决上述技术问题的一技术方案是提供一种高分子薄膜极化系统，用于极化高分子薄膜，所述高分子薄膜极化系统包括多个高分子薄膜极化装置；所述高分子薄膜极化装置包括电场组件和物品承载台；所述物品承载台用于承载待极化高分子薄膜，该待极化高分子薄膜包括靠近所述所述物品承载台的第一表面和远离所述所述物品承载台的第二表面，所述物品承载台接地并使该待极化高分子薄膜的第一表面电势为零；该电场组件包括一高压电极端和一低压电极端，所述高压电极端位于物品承载台上方，所述低压电极端位于高压电极端跟待物品承载台之间；该高压电极端电势比低压电极端电势高；该物品承载台上方的环境气体可被高压电极端电离并在该电场组件形成的电场下移动并聚集在所述待极化高分子薄膜第二表面，使所述待极化高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，对高分子薄膜进行极化。优选地，多个所述高分子薄膜极化装置相互独立。优选地，所述高分子薄膜极化系统进一步包括物品移动装置，多个所述高分子薄膜极化装置环绕所述物品移动装置设置。优选地，多个所述高分子薄膜极化装置联立，所述待极化高分子薄膜依次通过多个高分子薄膜极化装置。优选地，所述高压电极端包括阵列状针状电极或线状电极。优选地，所述低压电极端为栅格电极端或具有贯穿部的平板电极端。优选地，所述高压电极端的电势为10-50kV，所述低压电极端的电势为5-40kV。优选地，所述高压电极端与低压电极端之间的距离大于所述低压电极端与物品承载台之间的距离。优选地，所述高分子薄膜极化装置进一步包括用于测量所述待极化高分子薄膜的薄膜电流的电流感测器。优选地，所述高分子薄膜极化装置进一步包括控制处理器，用于接收电流感测器的薄膜电流数据，并根据所述薄膜电流的变化确定极化终点。相对于现有技术，本专利技术所提供的一种高分子薄膜极化系统，包括多个高分子薄膜极化装置；所述高分子薄膜极化装置中，物品承载台上方的环境气体可在高压电极端的作用下电离并在该电场组件形成的电场下移动并沉积在所述待极化高分子薄膜第二表面，使所述待极化高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，从而完成所述高分子薄膜的极化。首先，该高分子薄膜极化系统包括多个高分子薄膜极化装置，能实现大规模生产；并且，相较于直接在高分子薄膜的上下表面设置电极，不会使高分子薄膜直接承受所施加的高压电场，因此能避免高分子薄膜被击穿，有效提高极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产；且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。【附图说明】图1是本专利技术实施例一中高分子薄膜极化方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例一中高分子薄膜极化方法的原理示意图。图3是本专利技术实施例一中高分子薄膜极化方法的薄膜电流的测试曲线图。图4中(A)为本专利技术实施例一中铁电聚合物薄膜极化前的微观结构示意图；(B)为本专利技术实施例一中铁电聚合物薄膜极化后的微观结构示意图。图5中(A)为本专利技术实施例一高分子薄膜极化方法中，极化过程下的铁电聚合物薄膜的电滞回线(极性-膜内电场)的示意图；(B)为极化过程下的巴克豪森噪声信号与膜内电场之间的关系示意图；(C)为极化过程下的极化微晶密度与膜内电场之间的关系示意图；(D)为极化过程下的薄膜电流与膜内电场之间的关系示意图。图6是本专利技术实施例二高分子薄膜极化装置的结构示意图。图7是本专利技术实施例四高分子薄膜极化装置的一种实施例中，高压高压电极端、低压电极端、物品承载台三者之间相对运动的结构示意图。图8是本专利技术实施例四高分子薄膜极化装置的另一种实施例中，高压高压电极端、低压电极端、物品承载台三者之间相对运动的结构示意图。图9是本专利技术实施例五中一种高分子薄膜极化系统的结构示意图。图10中(A)是本专利技术实施例五中另一种高分子薄膜极化系统的结构示意图；(B)是极化过程中电场Ez与衬底位置之间的关系示意图；(C)是极化过程中电场Ex与衬底位置之间的关系示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一如图1所示，一种高分子薄膜极化方法，包括：步骤S1：提供待极化高分子薄膜，其包括相对的第一表面和第二表面，使该薄膜第一表面电势为零；步骤S2：在所述待极化高分子薄膜第二表面的上方提供第一电场以及第二电场，所述第一电场电势高于所述第二电场的电势；步骤S3：在所述第一电场的作用下电离待极化高分子薄膜上方的环境气体，该环境气体穿过所述第二电场而聚集在所述高分子薄膜第二表面，使所述高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，对所述高分子薄膜进行极化。本专利技术所提供的一种高分子薄膜极化方法，相较于直接在高分子薄膜的上下表面设置电极，不会使高分子薄膜直接承受所施加的高压电场，因此能避免高分子薄膜被击穿，有效提高极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产；且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。本专利技术所提供的高分子薄膜极化方法的原理示意图如图2所示，提供待极化的高分子薄膜103，所述高分子薄膜103包括相对的第一表面1031和第二表面1032，使该薄膜的第一表面1031电势为零。一般来说，如图中所示，使所述高分子薄膜103接地即可。在所述待极化高分子薄膜103第二表面1032的上方提供第一电场以及一个第二电场，所述第一电场电势高于所述第二电场的电势。所述第一电场可以是如图1中所示，由电势源101通过一电势释放件104提供，所述电势释放件104可以是金属针或者是细金属线等。所述第二电场可以是如图1中所示，由格栅105或者是设有贯穿部的平板提供，比如多根互相平行金属线且间隔一定距离而形成的平板电极,多根金属线之间的间隔即形成所述平板状电极的贯穿部。本实施例中，第二电场采用栅格150提供。所述格栅105设置在电源释放件104与高分子薄膜103之间。利用第一电场电离待极化高分子薄膜上方的环境气体，从而产生带电离子102，带电离子102穿过所述第二电场也即穿过格栅105而聚集在所述高分子薄膜103第二表面1032，使所述高分子薄膜103内形成沿所述薄膜厚度方向(即图中箭头P所指方向)的膜内电场，从而完成所述高分子薄膜103的极化。其中，所述格栅105可以确定格栅105所在平面的电势，并均匀格栅105所在处的电场，从而保证聚集在所述高分子薄膜103表面的带电离子102的均匀度。优选地，所述电源释放件104与格栅105之间的距离大于所述格栅105与高分子薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子薄膜极化系统，用于极化高分子薄膜，其特征在于：所述高分子薄膜极化系统包括多个高分子薄膜极化装置；所述高分子薄膜极化装置包括电场组件和物品承载台；所述物品承载台用于承载待极化高分子薄膜，该待极化高分子薄膜包括靠近所述所述物品承载台的第一表面和远离所述所述物品承载台的第二表面，所述物品承载台接地并使该待极化高分子薄膜的第一表面电势为零；该电场组件包括一高压电极端和一低压电极端，所述高压电极端位于物品承载台上方，所述低压电极端位于高压电极端跟待物品承载台之间；该高压电极端电势比低压电极端电势高；该物品承载台上方的环境气体可被高压电极端电离并在该电场组件形成的电场下移动并聚集在所述待极化高分子薄膜第二表面，使所述待极化高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，对高分子薄膜进行极化。

【技术特征摘要】
2016.04.20 US 62/324,935;2016.10.25 US 15/333,2181.一种高分子薄膜极化系统，用于极化高分子薄膜，其特征在于：所述高分子薄膜极化系统包括多个高分子薄膜极化装置；所述高分子薄膜极化装置包括电场组件和物品承载台；所述物品承载台用于承载待极化高分子薄膜，该待极化高分子薄膜包括靠近所述所述物品承载台的第一表面和远离所述所述物品承载台的第二表面，所述物品承载台接地并使该待极化高分子薄膜的第一表面电势为零；该电场组件包括一高压电极端和一低压电极端，所述高压电极端位于物品承载台上方，所述低压电极端位于高压电极端跟待物品承载台之间；该高压电极端电势比低压电极端电势高；该物品承载台上方的环境气体可被高压电极端电离并在该电场组件形成的电场下移动并聚集在所述待极化高分子薄膜第二表面，使所述待极化高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，对高分子薄膜进行极化。2.如权利要求1中所述高分子薄膜极化系统，其特征在于：多个所述高分子薄膜极化装置相互独立。3.如权利要求2中所述高分子薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开安，
申请(专利权)人：王开安，
类型：发明
国别省市：美国,US