压电驻极体、制备方法以及压电传感器技术

本发明专利技术提供一种压电驻极体、制备方法以及压电传感器，所述压电驻极体包括第一电极、聚合物薄膜层、弹性涂层和第二电极，本发明专利技术通过采用不同杨氏模量的聚合物薄膜层和弹性涂层，以及对聚合物薄膜层进行极化使得聚合物薄膜层远离第一电极的一侧捕获正电荷或负电荷，并通过对第一电极和/或第二电极施加作用力，使得聚合物薄膜层与弹性涂层产生不同程度的形变，进而使得第一电极和第二电极上的感应电荷数量重新分配，从而产生开路电势差或短路电流，使得压电驻极体具有压电性，并相对于现有的多孔结构的压电驻极体材料具有结构更简单、更容易制备，以及灵敏度更高等优点。以及灵敏度更高等优点。以及灵敏度更高等优点。

【技术实现步骤摘要】
压电驻极体、制备方法以及压电传感器


[0001]本专利技术涉及压电驻极体材料
，尤其涉及一种压电驻极体、制备方法以及压电传感器。

技术介绍

[0002]压电材料可以实现力学信号与电信号的相互转换，在传感器领域具有广泛的应用。而具有非均匀力学性能和非均匀电荷分布的空间电荷驻极体材料可呈现压电效应，因而被称为压电驻极体。
[0003]通常压电驻极体为非极性驻极体聚合物多孔膜，具有孔洞结构，孔洞内充满气体，通过施加强电场使得孔洞内的气体产生击穿放电，使得孔洞内表面分别带正电荷和负电荷，以此获得非均匀的电荷分布。
[0004]针对非均匀的多孔结构的压电驻极体，孔洞的极化严重依赖孔洞尺寸，在进行极化时，针对孔洞大小不一致的多孔压电驻极体材料(孔洞大小指的是从压电驻极体的其中一个电极到另一个电极的方向所对应的各个孔洞的厚度)，往往不同大小的孔洞进行极化时，各自对应的极化电场并不相同，导致孔洞能够捕获的异号电荷量难以达到该孔洞可以达到的饱和极化量。
[0005]而针对规则孔洞的压电驻极体材料，尽管孔洞的规格可以做到公差范围内，但是实际上不管是不规则孔洞还是规则孔洞的压电驻极体材料的压电性能都会受到周围环境参数(如气压、温度等)的影响，导致压电驻极体性能的环境稳定性较差。

技术实现思路

[0006]鉴于此，有必要提供一种不含有孔洞的压电驻极体、制备方法以及压电传感器。
[0007]本专利技术提供一种压电驻极体，所述压电驻极体包括：
[0008]第一电极，所述第一电极上间隔一定距离设有多个第一凸部；
[0009]聚合物薄膜层，所述聚合物薄膜层设于所述第一电极具有多个所述第一凸部的一侧，并对应多个所述第一凸部形成有相适配的第一凹部，其中，所述第一凹部远离所述第一电极的一侧向外凸起形成有第二凸部，所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧极化捕获有正电荷或负电荷；
[0010]弹性涂层，所述弹性涂层设于在所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧，并对应多个所述第二凸部形成有相适配的第二凹部；其中，所述聚合物薄膜层与所述弹性涂层的杨氏模量不同；
[0011]第二电极，所述第二电极贴合在所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧。
[0012]进一步的，多个所述第一凸部的结构一致或不一致。
[0013]进一步的，所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧为平面。
[0014]进一步的，所述第一凸部、所述第一凹部、所述第二凸部和所述第二凹部可通过但不限于是模压成型、或注塑成型、或MEMS工艺、或车削、或激光切割、或蚀刻、或刨削、或磨
削、或铣削中的一种或多种工艺进行制备，其中，所述第一电极也可以通过但不限于是真空蒸镀、热喷涂中的一种或多种涂覆工艺进行制备。
[0015]进一步的，所述的弹性涂层的厚度介于10μm到7
㎜
之间。
[0016]本专利技术还提供一种压电驻极体制备方法，所述制备方法用于对上述任一方案所述的一种压电驻极体进行制备，所述制备方法包括：
[0017]将所述聚合物薄膜层设于所述第一电极具有多个所述第一凸部的一侧；
[0018]将所述弹性涂层涂覆在所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧；
[0019]通过所述弹性涂层对所述聚合物薄膜层进行极化；
[0020]对所述弹性涂层进行固化；
[0021]将所述第二电极设于所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧；
[0022]或者，将所述聚合物薄膜层设于所述第一电极具有多个所述第一凸部的一侧；
[0023]将所述弹性涂层涂覆在所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧；
[0024]对所述弹性涂层进行固化；
[0025]通过所述弹性涂层对所述聚合物薄膜层进行极化；
[0026]将所述第二电极设于所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧；
[0027]或者，将所述聚合物薄膜层设于所述第一电极具有多个所述第一凸部的一侧；
[0028]对所述聚合物薄膜层进行极化；
[0029]将所述弹性涂层涂覆在极化后的所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧；
[0030]对所述弹性涂层进行固化；
[0031]将所述第二电极设于所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧。
[0032]进一步的，极化时所述第一电极接地，对所述聚合物薄膜层进行极化的电晕极化电压介于10KV至30KV之间，极化距离介于30mm至50mm之间。
[0033]本专利技术还提供一种压电传感器，所述压电传感器包括上述任一方案所述的一种压电驻极体。
[0034]相较于现有技术，本专利技术的有益效果：本专利技术通过在所述第一电极上间隔一定距离设置多个所述第一凸部，并将所述聚合物薄膜层设于所述第一电极具有多个所述第一凸部的一侧，以及将所述弹性涂层设于所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧，在将所述第二电极设于所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧，通过采用不同杨氏模量的所述聚合物薄膜层和所述弹性涂层，以及对所述聚合物薄膜层进行极化使得所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧捕获正电荷或负电荷，并通过对所述第一电极和/或所述第二电极施加作用力，使得所述聚合物薄膜层与所述弹性涂层产生不同程度的形变，进而使得所述第一电极和所述第二电极上的感应电荷数量重新分配，从而产生开路电势差或短路电流，进而使得所述压电驻极体具有压电性，并相对于现有的多孔结构的压电驻极体材料具有结构更简单、更容易制备，以及灵敏度更高等优点。
附图说明
[0035]图1为本专利技术压电驻极体具体实施方式的爆炸图。
[0036]图2为本专利技术压电驻极体产生感应电荷的一种具体实施方式示意图。
[0037]图3为本专利技术压电驻极体制备方法的流程图。
[0038]图4为本专利技术压电驻极体制备方法的另一流程图。
[0039]图5为本专利技术压电驻极体制备方法的又一流程图。
[0040]附图标号说明：
[0041]100、压电驻极体；10、第一电极；11、第一凸部；20、聚合物薄膜层；21、第一凹部；22、第二凸部；30、弹性涂层；31、第二凹部；40、第二电极。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。
[0043]需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电驻极体，其特征在于，所述压电驻极体包括：第一电极，所述第一电极上间隔一定距离设有多个第一凸部；聚合物薄膜层，所述聚合物薄膜层设于所述第一电极具有多个所述第一凸部的一侧，并对应多个所述第一凸部形成有相适配的第一凹部，其中，所述第一凹部远离所述第一电极的一侧向外凸起形成有第二凸部，所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧极化捕获有正电荷或负电荷；弹性涂层，所述弹性涂层设于在所述聚合物薄膜层远离所述第一电极的一侧，并对应多个所述第二凸部形成有相适配的第二凹部；其中，所述聚合物薄膜层与所述弹性涂层的杨氏模量不同；第二电极，所述第二电极贴合在所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧。2.根据权利要求1所述的一种压电驻极体，其特征在于，多个所述第一凸部的结构一致或不一致。3.根据权利要求1所述的一种压电驻极体，其特征在于，所述弹性涂层远离所述第一电极的一侧为平面。4.根据权利要求1所述的一种压电驻极体，其特征在于，所述第一凸部、所述第一凹部、所述第二凸部和所述第二凹部可通过但不限于是模压成型、或注塑成型、或MEMS工艺、或车削、或激光切割、或蚀刻、或刨削、或磨削、或铣削中的一种或多种工艺进行制备，其中，所述第一电极也可以通过但不限于是真空蒸镀、热喷涂中的一种或多种涂覆工艺进行制备。5.根据权利要求1所述的一种压电驻极体，其特征在于，所述的弹性涂层的厚度介于10μm到7
㎜
之间。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱勋林，刘昱吉，项延训，轩福贞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：