复合压电材料、其制备方法、压力传感膜、球拍、辅助练球装置及检测击球质量的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及材料领域，具体而言，涉及一种复合压电材料、其制备方法、压力传感膜、球拍、辅助练球装置及检测击球质量的方法。复合压电材料的制备方法，包括以下步骤：将有机压电聚合物溶液和无机压电材料分散液混合后分散在第一溶剂中形成沉淀物，而后对所述沉淀物进行分阶段加热加压。分阶段加热加压是先将所述沉淀物加热至200‑220℃，并保温5‑10分钟；而后加压至150‑170MPa；接着再升温至250‑260℃，并保温5‑10分钟，而后加压至400‑420MPa，保压5‑10分钟。该方法能够保证制备得到的复合压电材料具有良好的压电性能，灵敏度高，且性质稳定。

Composite piezoelectric material, its preparation method, pressure sensing film, racket, assistant training device and method for detecting batting quality

The invention relates to the field of materials, in particular to a composite piezoelectric material, a preparation method thereof, a pressure sensing film, a racket, an auxiliary training device and a method for detecting the batting quality. The preparation method of the composite piezoelectric material includes the following steps: the organic piezoelectric polymer solution and the inorganic piezoelectric material dispersion solution are mixed and dispersed in the first solvent to form a precipitate, and then the precipitate is heated and pressurized in stages. Stage heating and pressurization is to heat the sediment to 200 220 C for 5 10 minutes, then to 150 170 MPa, then to 250 260 C for 5 10 minutes, and then to 400 420 MPa for 5 10 minutes. This method can ensure that the composite piezoelectric materials have good piezoelectric properties, high sensitivity and stable properties.

【技术实现步骤摘要】
复合压电材料、其制备方法、压力传感膜、球拍、辅助练球装置及检测击球质量的方法
本专利技术涉及材料领域，具体而言，涉及一种复合压电材料、其制备方法、压力传感膜、球拍、辅助练球装置及检测击球质量的方法。
技术介绍
目前在乒乓球训练上缺乏科学的辅助设备去帮助训练，传统的视觉辅助设备只能检测到运动员击球的姿态，但不能检测到球和拍之间的相互作用，实际上很难反映球员的技术水平。同时，视觉监测系统的使用成本很高，得到的数据量很大，很难处理。而且由于视觉系统监测不到球和拍的相互作用，不能准确的反映击球时的确切参数，继而不能根据球员击球时的动作去判断击出球的质量，难以制定符合球员自身特点的策略去提升球员的水平。
技术实现思路
本专利技术提供了一种复合压电材料的制备方法，通过上述制备方法，能够制备得到一种灵敏度高、压电性能高的压电材料。本专利技术提供了一种复合压电材料，该材料压电性能良好，检测灵敏度高。本专利技术提供一种压力传感膜，该压力传感膜灵敏度高、不易受外界条件影响。本专利技术提供了一种球拍，其结构简单，可以用于辅助练球，提升球员的水平。本专利技术提供了一种辅助练球装置，可以反应击球时的准确参数，利于提升球员训练的效率。本专利技术提供一种检测击球质量的方法，该方法自动化程度高、检测结果准确。本专利技术是这样实现的：一种复合压电材料的制备方法，包括以下步骤：将有机压电聚合物溶液和无机压电材料分散液混合后分散在第一溶剂中形成沉淀物，而后对所述沉淀物进行分阶段加热加压；分阶段加热加压是先将所述沉淀物加热至200-220℃，并保温5-10分钟；而后加压至150-170MPa；接着再升温至250-260℃，并保温5-10分钟，而后加压至400-420MPa，保压5-10分钟。一种复合压电材料，其通过上述复合压电材料的制备方法制备得到。一种压力传感膜，其包括电极层、密封层和上述的复合压电材料，所述电极层设置于所述复合压电材料外，并与所述复合压电材料连接，所述密封层与所述电极层相当于远离所述复合压电材料的一侧连接。一种球拍，其包括球拍本体和多个上述压力传感膜，多个所述压力传感膜分别设置于所述球拍本体内，并与所述球拍本体连接。一种辅助练球装置，其包括分析装置和上述的球拍，所述分析装置与球拍通过电信号连接。一种检测击球质量的方法，其利用上述辅助练球装置进行检测，球击中球拍，并作用于压力传感膜并产生压电信号，而后集成电路收集信号，并将信号输出至分析装置，分析装置进行分析，判断击球的力和球作用的区域。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备复合压电材料通过非溶剂诱导相分离的方法制备沉淀物，能够有效避免无机粒子的聚集，保证无机粒子在聚合物基体中的分散。另外，通过无机压电粒子与有机基体的压电协同作用，继而保证后续制备得到的复合压电材料的性能。同时，通过分阶段加热加压使得制备得到的复合压电材料具有片晶结构，使得复合材料在受力时晶体的形变量增加，提升压电输出。同时，该复合压电材料灵敏度高，且不易受外界条件的影响。而且通过该复合压电材料设计的辅助练球装置等可以实时监测到球手击球时的力度以及球在球拍上运动的路径，可以完整的记录下球手击球的整个过程，进而可以推算出球的运动轨迹，有利于判断击球的质量，从而提升球手训练的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为实施例2的压力传感膜的结构图；图2为实施例3的球拍的结构图；图3为实施例1的复合压电材料的表征图；图4为对比例1-3的复合压电材料的表征图；图5为实施例1和对比例1-3的复合压电材料在不同压力下的电流电压输出效果图；图6为检测2的检测结果图；图7为检测3的检测结果图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的复合压电材料、其制备方法、压力传感膜、球拍、辅助练球装置及检测击球质量的方法进行具体说明。一种复合压电材料的制备方法，包括以下步骤：S1、原料预处理；将有机压电聚合物和第二溶剂混合溶解形成有机压电聚合物溶液。本专利技术采用的有机压电聚合物为聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride,PVDF)，但也可采用现有技术中的其他有机压电聚合物。将无机压电材料和所述第二溶剂混合后形成无机压电材料分散液。无机压电材料和有机压电聚合物可以产生协同作用，保证制备得到的复合压电材料具有良好的压电性能。同时，无机压电材料分散在第二溶剂中，可以改善无机压电材料的浸润性，继而提升后续得到的复合压电材料的性能。进一步地，无机压电材料可以是压电陶瓷，例如锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BT)、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅(PT)等均可。选择的第二溶剂需要满足以下几个要求：(1)可以溶解有机压电聚合物，最好对有机压电聚合物溶解度高；(2)可以改善无机压电材料浸润性；(3)与后续使用的第一溶剂互溶。进一步地，使用的有机压电聚合物和无机压电材料的质量比为10-20:1，通过控制有机压电聚合物和无机压电材料的比例能够进一步保证制备得到的复合压电材料的性能，同时，低掺杂量能够保证其柔性。优选，有机压电聚合物和无机压电材料的质量比为10:1。进一步地，第二溶剂为极性有机溶剂；优选，为亚砜类物质或者酰胺类物质；更优选，所述亚砜类物质为二甲基亚砜，所述酰胺类物质为N，N-二甲基甲酰胺。采用上述第二溶剂能够充分地溶解有机压电聚合物，并能够提升无机压电材料的浸润性，同时，与第一溶剂互溶。S2、混合分散；将有机压电聚合物溶液和无机压电材料分散液进行混合得到混合分散液，具体地将无机压电材料分散液缓慢滴加至有机压电聚合物溶液中并搅拌，使得无机压电材料可以充分分散在有机压电聚合物溶液中。而后将混合分散液分散在第一溶剂中形成沉淀物，其中，第一溶剂与所述第二溶剂互溶，所述有机压电聚合物、所述无机压电材料均不溶于所述第一溶剂。而混合分散液中的溶剂为第二溶剂，而第二溶剂和第一溶剂互溶，因此，第一溶剂和第二溶剂形成混合溶剂，而无机压电材料、有机压电聚合物不溶于第一溶剂，因此无机压电材料、有机压电聚合物则沉淀下来，形成有机/无机复合压电材料。通过该非溶剂诱导相分离的方法制备的复合材料可以有效避免聚合物相中无机粒子的聚集。进一步地，第一溶剂为极性溶剂，更优选为水，采用水作为第一溶剂，能够与DMF、DMSO等第二溶剂混合，继而去除第二溶剂，且有机压电/无机复合压电材料不会溶解在第一溶剂-第二溶剂的混合溶剂中，继而保证生产效率，同时保证无机压电材料的分散效果，继而保证后续制备得到的复合压电材料的性能。S3、分阶段加热加压；而后对沉淀物分阶段加热加压制备得到复合压电材料。具体地，过滤去除第一溶剂和第二溶剂，得到沉淀物；而后对沉淀物进行烘干、并破碎。烘干是去除溶剂对后续复合压电材料的影响，而破碎更有利后续加热加压工艺的进行。烘干和破碎为现有技术中常规的操作，本专利技术不再进行详述。而后将设备进行预热，预热至160-180℃，而后将沉淀物放置入设备内，并进行压实，防止移动设备的过程中，沉淀物粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合压电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将有机压电聚合物溶液和无机压电材料分散液混合后分散在第一溶剂中形成沉淀物，而后对所述沉淀物进行分阶段加热加压；分阶段加热加压是先将所述沉淀物加热至200‑220℃，并保温5‑10分钟；而后加压至150‑170MPa；接着再升温至250‑260℃，并保温5‑10分钟，而后加压至400‑420MPa，保压5‑10分钟。

【技术特征摘要】
1.一种复合压电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将有机压电聚合物溶液和无机压电材料分散液混合后分散在第一溶剂中形成沉淀物，而后对所述沉淀物进行分阶段加热加压；分阶段加热加压是先将所述沉淀物加热至200-220℃，并保温5-10分钟；而后加压至150-170MPa；接着再升温至250-260℃，并保温5-10分钟，而后加压至400-420MPa，保压5-10分钟。2.权利要求1所述的复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述有机压电聚合物溶液是将有机压电聚合物和第二溶剂混合溶解后形成的溶液；所述无机压电材料分散液是将无机压电材料和所述第二溶剂混合后形成的分散液；所述第一溶剂与所述第二溶剂互溶，所述有机压电聚合物、所述无机压电材料均不溶于所述第一溶剂。3.根据权利要求2所述的复合压电材料的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为极性有机溶剂；优选，为亚砜类物质或者酰胺类物质；更优选，所述亚砜类物质为二甲基亚砜，所述酰胺类物质为N，N-二甲基甲酰胺；优选，所述第一溶剂为极性溶剂，更优选为水。4.一种复合压电材料，其特征在于，其通过权利要求1-3任意一项所述的复合压电材料的制备方法制备得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维清，田果，邓维礼，高育育，熊达，闫成，杨涛，靳龙，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51