冲击波传感器的制备方法及冲击波传感器技术

一种冲击波传感器的制备方法及冲击波传感器，该方法包括：制备PVDF原溶液，以及制备带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液；使PVDF原溶液形成PVDF基层，通过喷墨打印工艺，使带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液形成设置于PVDF基层两个表面上的第一电极图案层及第二电极图案层，以形成PVDF材料基体，两个电极图案层内的改性分子与PVDF之间均形成带电荷的交联网络；在两个电极图案层上施加带有电荷的电极催化剂溶液，电极催化剂溶液所带电荷的种类与混合溶液中的电荷的种类相反；对PVDF材料基体进行化学镀处理，以使第一电极图案层及第二电极图案层上形成电极；将PVDF压电材料中的电极图案分别通过引线引出。该冲击波传感器的两个电极间能够具有较好地信号传输性能。

【技术实现步骤摘要】
冲击波传感器的制备方法及冲击波传感器
本专利技术涉及柔性
，尤其是一种冲击波传感器的制备方法及冲击波传感器。
技术介绍
PVDF(聚偏氟乙烯，polyvinylidenefluoride)材料因其具有很好的压电活性，广泛地应用于冲击波传感器内。依据PVDF材料制作的冲击波传感器包括PVDF材料层及设置于PVDF材料层两个表面上的电极阵列。在制作冲击波传感器时，需要在PVDF材料层的两个表面上粘贴电极阵列，或者在PVDF材料层上电镀电极后，通过蚀刻形成电极阵列，然而，上述的方式值得的传感器中，电极层与PVDF材料层至今会形成明显的连接界面，该连接界面会影响压电性能，且制作步骤较为繁琐。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种冲击波传感器的制备方法及冲击波传感器，该冲击波传感器的两个电极间能够具有较好地信号传输性能。本专利技术提供了一种PVDF压电材料的制备方法，该方法包括如下步骤：S1：制备PVDF原溶液，以及制备带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液；S2：使所述PVDF原溶液形成PVDF基层，通过喷墨打印工艺，使所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液形成第一电极图案层及第二电极图案层，并使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层分别位于所述PVDF基层的两个表面上，以形成PVDF材料基体，在形成所述PVDF基体时，使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层内的改性分子与PVDF形成带电荷的交联网络；S3：在所述第一电极图案层及第二电极图案层上施加带有电荷的电极催化剂溶液，所述电极催化剂溶液所带电荷的种类与改性分子及PVDF的混合溶液中的电荷的种类相反；S4：对施加有带电荷的催化剂溶液的PVDF材料基体进行化学镀处理，以使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层上形成电极；S5：将所述PVDF压电材料中的所述第一电极图案层及所述第二电极图案层分别通过引线引出。进一步地，在S1步骤中，所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液中的电荷由改性分子引入混合溶液。进一步地，所述改性分子所带电荷为正电荷或负电荷，所述带正电荷的改性分子包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，所述带负电荷的改性分子包括二[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯、2-(磷酰氧基)乙基丙烯酸酯或2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯。进一步地，在S1步骤中，该方法还包括在所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液中加入使所述改性分子与所述PVDF形成交联网络的引发剂。进一步地，在所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液中，以质量百分比计，所述PVDF含量为5-25wt％，所述改性分子含量为0.5-5wt％，所述引发剂含量为0.002-0.02wt％。进一步地，在形成所述第一电极图案层及所述第二电极图案层时，该步骤还包括施加与所述引发剂相适应的改性因素。进一步地，在所述PVDF原溶液中，所述PVDF的含量为8-30wt％。进一步地，在S2步骤中，通过电纺丝或喷墨打印工艺以形成所述PVDF基层。进一步地，所述带有电荷的电极催化剂溶液中的电荷由电极催化剂引入，所述电极催化剂的种类与S4步骤中，引入电极的种类相适应。进一步地，当所述电极材料为金属铜时，所述电极催化剂为钯催化剂，所述带有电荷的钯催化剂溶液为四氨基二氯化钯溶液或四氯钯酸钠溶液。进一步地，在进行S3步骤时，该方法包括：将S2步骤中的所述PVDF材料基体浸入带有相反种类电荷的所述电极催化剂溶液中；取出所述PVDF材料基体，并进行清洗；在进行S4步骤时，该方法包括：将施加有带电荷的电极催化剂溶液的所述PVDF材料基体放入化学镀反应液中，进行化学镀；取出进行化学镀后的PVDF材料基体，并对其进行清洗；对PVDF材料基体进行烘干处理。进一步地，所述第一电极图案层及所述第二电极图案层均包括阵列电极。本专利技术还提供了一种冲击波传感器，所述冲击波传感器由上述冲击波传感器的制备方法制备而成。综上所述，在本专利技术中，由于第一电极图案层及第二电极图案层内形成有改性分子与PVDF的带有电荷的交联网络，且电极催化剂溶液内含有与其相反的电荷，因此，在分子层面上，电极金属能够通过化学镀的方式进入到改性分子与PVDF形成的二维或三维网络结构内，也即，第一电极图案层及第二电极图案层内的改性分子与PVDF二维或三维体系能够原位自催化升程导电层以作为PVDF压电材料的电极，进一步地，由于第一电极图案层及第二电极图案层设置于PVDF基层的两个表面上，PVDF压电材料的电极与PVDF基层形成统一结构的界面，这保证了PVDF压电材料的压电性能不受界面的影响，提高PVDF压电材料的性能。进一步地，通过喷墨打印工艺，能够直接形成所需要的电极图案，同时消除PVDF基层与两个电极图案层之间的界面，简化制程。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1所示为本专利技术实施例提供的冲击波传感器的俯视结构示意图。图2所示为图1中II-II方向的截面结构示意图。图3所示为本专利技术实施例提供的冲击波传感器的制备方法中各步骤的流程示意图。图4所示为喷墨打印装置的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。本专利技术提供了一种冲击波传感器的制备方法及冲击波传感器，该冲击波传感器的两个电极间能够具有较好地信号传输性能。图1所示为本专利技术实施例提供的冲击波传感器的截面结构示意图，图2所示为本专利技术实施例提供的冲击波传感器的俯视结构示意图，图3所示为本专利技术实施例提供的冲击波传感器制备方法中各步骤的流程示意图，图4所示为喷墨打印装置的结构示意图。如图1至图4所示，本专利技术提供的冲击波传感器制备方法包括如下步骤：S1：制备PVDF(聚偏氟乙烯，polyvinylidenefluoride)原溶液，以及制备带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液；在配置PVDF原溶液时，称取一定量的PVDF，然后加入溶剂进行溶解，在配置好的PVDF原溶液中，以质量百分比计，PVDF的含量为8-30wt％。在本实施例中，PVDF原溶液的溶剂可以为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮，在配置好的PVDF原溶液中，DMF与丙酮的质量比为3:7-9:1。在该步骤中，带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液中的电荷可以由改性分子引入溶液，改性分子所带电荷可以为正电荷或负电荷。带正电荷的改性分子包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(CAS：44992-01-0)或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(CAS：5039-78-1)等；带负电荷的改性分子包括二[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击波传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：/nS1：制备PVDF原溶液，以及制备带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液；/nS2：使所述PVDF原溶液形成PVDF基层，通过喷墨打印工艺，使所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液形成第一电极图案层及第二电极图案层，并使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层分别位于所述PVDF基层的两个表面上，以形成PVDF材料基体，在形成所述PVDF基体时，使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层内的改性分子与PVDF形成带电荷的交联网络；/nS3：在所述第一电极图案层及第二电极图案层上施加带有电荷的电极催化剂溶液，所述电极催化剂溶液所带电荷的种类与改性分子及PVDF的混合溶液中的电荷的种类相反；/nS4：对施加有带电荷的催化剂溶液的PVDF材料基体进行化学镀处理，以使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层上形成电极；/nS5：将所述PVDF压电材料中的所述第一电极图案层及所述第二电极图案层分别通过引线引出。/n

【技术特征摘要】
1.一种冲击波传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
S1：制备PVDF原溶液，以及制备带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液；
S2：使所述PVDF原溶液形成PVDF基层，通过喷墨打印工艺，使所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液形成第一电极图案层及第二电极图案层，并使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层分别位于所述PVDF基层的两个表面上，以形成PVDF材料基体，在形成所述PVDF基体时，使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层内的改性分子与PVDF形成带电荷的交联网络；
S3：在所述第一电极图案层及第二电极图案层上施加带有电荷的电极催化剂溶液，所述电极催化剂溶液所带电荷的种类与改性分子及PVDF的混合溶液中的电荷的种类相反；
S4：对施加有带电荷的催化剂溶液的PVDF材料基体进行化学镀处理，以使所述第一电极图案层及所述第二电极图案层上形成电极；
S5：将所述PVDF压电材料中的所述第一电极图案层及所述第二电极图案层分别通过引线引出。


2.根据权利要求1所述的冲击波传感器的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，带电荷的所述改性分子与PVDF的混合溶液中的电荷由改性分子引入混合溶液。


3.根据权利要求2所述的冲击波传感器的制备方法，其特征在于：所述改性分子所带电荷为正电荷或负电荷，带正电荷的所述改性分子包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，带负电荷的所述改性分子包括二[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯、2-(磷酰氧基)乙基丙烯酸酯或2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯。


4.根据权利要求1所述的冲击波传感器的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，该方法还包括在所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液中加入使所述改性分子与所述PVDF形成交联网络的引发剂。


5.根据权利要求4所述的冲击波传感器的制备方法，其特征在于：在所述带电荷的改性分子与PVDF的混合溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，刘兰兰，陈颖，唐瑞涛，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33