本发明专利技术提出一种多晶相聚偏氟乙烯薄膜的制作方法。依据本发明专利技术的制作方法所得到的多晶相聚偏氟乙烯薄膜同时具有β晶相及γ晶相，因此本发明专利技术的多晶相聚偏氟乙烯薄膜具有良好的压电效应以感测不同方向的压力或张力。同时本发明专利技术的多晶相聚偏氟乙烯薄膜也具有良好的热释电效应以供感测周遭温度。释电效应以供感测周遭温度。释电效应以供感测周遭温度。
【技术实现步骤摘要】
多晶相聚偏氟乙烯薄膜的制作方法以及穿戴式装置
[0001]本专利技术是有关一种聚偏氟乙烯薄膜(polyvinylidene difluoride；PVDF)的制作方法，特别是关于一种多晶相的聚偏氟乙烯薄膜的制作方法。
技术介绍
[0002]聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride；PVDF)除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电效应、热释电效应和介电效应，因此被广泛应用于压电薄膜、太阳能背板膜、锂电池隔膜等功能性薄膜。压电效应是指，当压电晶体在外力作用下发生形变时，在其某些相对应的表面上会出现等量异号电荷。热释电效应是指，极性电介质因温度变化而发生电极化改变的现象。热释电效应可用于量测环境温度或体温。
[0003]与传统的压电材料(如陶瓷压电片)相比，聚偏氟乙烯具有频响宽、动态范围大、力点转换灵敏度高、力学性能好、机械强度高、声阻抗易匹配等特点，并具有重量轻、柔软不脆、耐冲击、不易受水和化学药品的污染、易制成任意形状及面积不等的片材或管材等优势。在力学、声学、光学、电子、测量、红外、安全报警、医疗保健、军事、交通、资讯工程、办公自动化、海洋开发、地质勘探等
应用十分广泛。
[0004]聚偏氟乙烯形成的压电薄膜具有厚度薄、质量轻、非常柔软以及可以在无电源下工作等优点，因此广泛应用于医用感测器等器件。聚偏氟乙烯形成的压电薄膜作为一种动态应变感测器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部进行生理状态监测，例如监测呼吸及心跳。
[0005]聚偏氟乙烯为多晶型聚合物，可以通过使用添加剂等不同方法来得到不同晶相的聚偏氟乙烯薄膜。其晶相主要包括α晶相、β晶相及γ晶相。α晶相的聚偏氟乙烯具有高热力学稳定性，其晶格中TGTG'的分子链构象导致其分子链偶极子极性相反而不显极性。β晶相的聚偏氟乙烯为正交晶系的全反式构象TTT，具有自发极性，压电性能优异。γ晶相的聚偏氟乙烯的分子构象为TTTGTTTG'，同一晶胞内两条分子链平行排列，由于偶极距方向相同而具有极性。图1、图2及图3分别显示α晶相、β晶相及γ晶相的聚偏氟乙烯的分子结构，其中C为碳(Carbon)原子，F为氟(Fluorine)原子，H为氢(Hydrogen)原子。
[0006]聚偏氟乙烯的β晶相与γ晶相具有较高的自发极化强度，是聚偏氟乙烯的重要晶相结构。β晶相与γ晶相的聚偏氟乙烯具有优异的铁电性、热释电性和压电性能。
[0007]近年来，聚偏氟乙烯薄膜也开始应用在穿戴式装置上。然而，目前的聚偏氟乙烯薄膜只应用其某一种晶相，功能单一，因此在空间受限的穿戴式装置上的应用受到限制。为此，本专利技术提出一种多晶相聚偏氟乙烯薄膜以同时提供多种功能。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的之一，在于提出一种多晶相的聚偏氟乙烯薄膜的制作方法。
[0009]本专利技术的目的之一，在于提出一种使用多晶相聚偏乙烯薄膜的穿戴式装置。
[0010]根据本专利技术，一种多晶相聚偏氟乙烯薄膜的制作方法包括：将一聚偏氟乙烯溶液涂布于一基板上以形成膜状，并加热所述基板上的所述聚偏氟乙烯溶液至其熔点以上，以产生一第一聚偏氟乙烯薄膜；冷却所述第一聚偏氟乙烯薄膜，以得到半熔融状态的第二聚偏氟乙烯薄膜；利用静电纺丝制备具有β晶相的多条聚偏氟乙烯纤维；将所述多条聚偏氟乙烯纤维平行排列在所述第二聚偏氟乙烯薄膜上，以得到第三聚偏氟乙烯薄膜；以一固定温度对所述第三聚偏氟乙烯薄膜进行加热退火，以使α相晶体相变为γ相晶体，最终得到具有β晶相及γ晶相的所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜。
[0011]在一实施例中，可以将一聚偏氟乙烯材料溶于一溶剂中以配制出所述聚偏氟乙烯材料溶液，其中所述溶剂可以是但不限于二甲基甲酰胺(DMF)。
[0012]在一实施例中，产生所述第一聚偏氟乙烯薄膜的步骤包括将所述基板上的所述聚偏氟乙烯溶液加热至熔点(如200℃)以上以产生所述第一聚偏氟乙烯薄膜。
[0013]在一实施例中，所述固定温度可为160℃。
[0014]在一实施例中，产生所述多条聚偏氟乙烯纤维的步骤包括对聚偏氟乙烯材料进行静电纺丝，以产生所述多条聚偏氟乙烯纤维。
[0015]根据本专利技术，一种穿戴式装置包括一多晶相聚偏氟乙烯薄膜、一开关装置以及一处理器。所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜具有β晶相及γ晶相。所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜可以感测温度及压力产生一温度感测信号及一压力感测信号。所述处理器耦接所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜及所述开关装置，根据所述温度感测信号控制所述开关装置以启动或关闭所述穿戴式装置，以及根据所述压力感测信号产生一电信号。
[0016]在一实施例中，所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜感测到人体温度时，所述处理器根据所述温度感测信号启动所述穿戴式装置。
[0017]在一实施例中，所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜未感测到人体温度时，所述处理器根据所述温度感测信号关闭所述穿戴式装置。
[0018]在一实施例中，所述电信号用以判断生理状态或产生相关资讯。
[0019]在一实施例中，所述生理状态包括心跳、血压或呼吸。
[0020]在一实施例中，所述相关资讯包括压力、重量或距离。
附图说明
[0021]图1显示α晶相的聚偏氟乙烯的分子结构。
[0022]图2显示β晶相的聚偏氟乙烯的分子结构。
[0023]图3显示γ晶相的聚偏氟乙烯的分子结构。
[0024]图4显示本专利技术制作多晶相聚偏氟乙烯薄膜的流程。
[0025]图5显示使用本专利技术多晶相聚偏氟乙烯薄膜的穿戴式装置。
[0026]图6显示图5的穿戴式装置的操作的第一实施例。
[0027]图7显示图5的穿戴式装置的操作的第二实施例。
[0028]附图标记：
[0029]10...穿戴式装置
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12...多晶相聚偏氟乙烯薄膜
[0030]14...处理器
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16...开关装置
[0031]S10...步骤
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S12...步骤
[0032]S14...步骤
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S16...步骤
[0033]S18...步骤
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S20...步骤
[0034]S22...步骤
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S24...步骤
[0035]S26...步骤
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S28...步骤
[0036]S29...步骤
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S30...步骤
[0037]S32...步骤
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S34...步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多晶相聚偏氟乙烯薄膜的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：将聚偏氟乙烯溶液涂布于基板上以形成膜状，并加热所述基板上的所述聚偏氟乙烯溶液至其熔点以上，以产生第一聚偏氟乙烯薄膜；冷却所述第一聚偏氟乙烯薄膜，以得到半熔融状态的第二聚偏氟乙烯薄膜；产生具有β晶相的多条聚偏氟乙烯纤维；将所述多条聚偏氟乙烯纤维平行排列在所述第二聚偏氟乙烯薄膜上，以得到具有α晶相及β晶相的第三聚偏氟乙烯薄膜；以及以固定温度对所述第三聚偏氟乙烯薄膜进行加热退火，以产生具有β晶相及γ晶相的所述多晶相聚偏氟乙烯薄膜。2.如权利要求1所述的制作方法，还包括将聚偏氟乙烯材料溶于溶剂中以配制出所述聚偏氟乙烯溶液。3.如权利要求1所述的制作方法，其中产生所述第一聚偏氟乙烯薄膜的步骤包括将所述基板上的所述聚偏氟乙烯溶液加热至200℃以产生所述第一聚偏氟乙烯薄膜。4.如权利要求1所述的制作方法，其中所述固定温度为160℃。5.如权利要求1所述的制作方法，其中产生所述多条聚偏氟乙烯纤维的步骤包括对聚偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：高治进，叶佳镇，廖经皓，
申请(专利权)人：业成光电深圳有限公司业成光电无锡有限公司英特盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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