CN103258952A - 一种聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜及其制备方法,属于压电材料的制备技术。聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜是以等长度的纤维取向紧密排列而形成,纤维直径为30nm-500nm,膜厚度为50μm-1000μm。本发明的制备方法是通过静电纺聚偏氟乙烯溶液制备高度取向排布的纤维束,纤维束压制成致密的纤维束棒,由纤维束棒切片,获得纤维阵列压电膜,本发明的目的在于克服现有聚偏氟乙烯压电膜的制备技术中不能达到高β晶相转变及β晶相有序取向排布,提供一种操作简单,实现聚偏氟乙烯高β晶相转化及β晶相有序取向排布同步进行的制备方法,所制备的纤维阵列压电膜具有较高的压电常数与能量转换系数,每一根纤维就是一个压电发电机。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚偏氟乙烯压电膜的制备方法,属于新材料的制备技术领域。
背景技术
聚偏氟乙烯( PVDF) 是一种由层状晶体和无定形区组成的半结晶高聚物,在不同条件下可结晶成α、β、γ和δ四种晶相,其中只有强极性的β相具有压电性能。提高PVDF膜中β相的比例并使其取向排布就成为提高聚偏氟乙烯压电膜在声电转换及其在环境中能量的捕获等机电转换效率的关键。目前聚偏氟乙烯压电膜是采用先制备聚偏氟乙烯膜,再经过晶型的转变工艺制备得到。聚偏氟乙烯的成膜可以是聚偏氟乙烯溶液的流延成膜或聚偏氟乙烯的热压成膜,而晶型的转变工艺是单轴热拉伸或在高温环境下电场极化,对制备条件和设备要求比较苛刻或易产生缺陷,不能达到高的β晶相转化以及β晶相的有序取向排布,因而影响聚偏氟乙烯压电膜的压电性能,同时成膜与β晶相转化工艺分开进行,工序复杂。目前,具有对制备条件与设备要求较低,能实现PVDF的高β晶相转化以及β晶相的有序取向排布同步进行的聚偏氟乙烯压电膜的制备方法还没有见报道。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明的目的在于克服现有聚偏氟乙烯压电膜的制备技术中对制备条件和设备要求比较苛刻或易产生缺陷,不能达到高的β晶相转变以及β晶相的有序取向排布,成膜与晶相转化工艺分开进行,工序复杂的缺点,提供一种操作简单,对制备条件与设备要求较低,实现PVDF的高β晶相转化以及β晶相的有序取向排布同步进行的聚偏氟乙烯压电膜的制备方法,所制备的聚偏氟乙烯压电膜具有较高的压电常数与能量转换系数。
为实现上述目的:本发明的技术解决方案是:
一种聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜,所述聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜是以等长度的聚偏氟乙烯纤维取向紧密排列而形成的阵列膜,聚偏氟乙烯纤维的直径为30nm-500nm,阵列膜的厚度为50μm-1000μm,阵列膜大于或等于0.3cm2。
一种聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备方法,包括聚偏氟乙烯溶液的配制及聚偏氟乙烯溶液的静电纺制备取向纤维束,所述制备方法是指将由聚偏氟乙烯溶液静电纺得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制模具槽中,在室温条件,经1MPa-10MPa压力作用1-3小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为50μm-1000μm切片,获得厚度为50μm-1000μm,面积大于或等于0.3cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
由于采用了以上技术方案,本发明聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜中聚偏氟乙烯纤维的直径大小具有方便的控制特性,通过调节静电喷纺工艺中PVDF溶液的推出速度、静电纺电压、静电纺喷头与收集轮之间的距离,PVDF溶液的浓度,都可以实现纤维直径大小的控制;聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的面积与形状可通过调节预制模具槽横截面面积与横截面形状来调控;聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的厚度可以通过聚偏氟乙烯取向纤维束的切片厚度来控制。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
聚偏氟乙烯压电膜的制备,按以下步骤:
a 聚偏氟乙烯溶液的配制
将聚偏氟乙烯粉体溶入溶剂中,室温搅拌3小时-8小时,获得的浓度百分比为3wt%-20wt%的均匀的溶液,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中任意一种。
b聚偏氟乙烯取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入5kV-40kV的电压,在纺丝液管中的聚偏氟乙烯溶液推出速度为0.1ml/小时-5ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为5cm-20cm,轮盘的直径为10cm-20cm,旋转轮盘的旋转速度为200转/min-2000转/min,在轮盘的边缘获得聚偏氟乙烯取向纤维束,聚偏氟乙烯纤维的直径为30nm-500nm。
c 聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制模具槽中,在室温条件,经1MPa-10MPa压力作用1-3小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为50μm-1000μm切片,获得厚度为50μm-1000μm,面积大于或等于0.3cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
以上技术方案,聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜中,纤维直径越小,纤维中β晶相的PVDF含量越高,β晶相的有序取向度也越高,聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的压电常数越大,纤维阵列膜的能量转换系数也越高。每一根纤维就是一个纳米压电发电机。
本发明的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜是采用纤维束棒的切片来制备,厚度均匀,由切割获得的小面积的纤维阵列压电膜可以方便的拼装为各种形状、各种面积的压电膜。
本发明的聚偏氟乙烯压电膜的制备方法,也适用于制备聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物P( VDF-TrFE) 纤维阵列压电膜;将锆钛酸铅超微粉体均匀分散于聚偏氟乙烯溶液中,用同样的方法也可制备聚偏氟乙烯与锆钛酸铅复合纤维阵列压电膜;将ZnO粉体均匀分散于聚偏氟乙烯溶液中,用同样的方法也可制备聚偏氟乙烯与ZnO粉体的复合纤维阵列压电膜;将钛酸钡超微粉体均匀分散于聚偏氟乙烯溶液中,用同样的方法可制备聚偏氟乙烯与钛酸钡的复合纤维阵列压电膜。
具体实施例
下面结合实施例对本发明作进一步的阐述:
实施例一:0.3cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
a 聚偏氟乙烯溶液的配制
将聚偏氟乙烯粉体溶入溶剂中,室温搅拌3小时,获得的浓度百分比为3wt%的均匀的溶液,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
b聚偏氟乙烯取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入5kV的电压,在纺丝液管中的聚偏氟乙烯溶液推出速度为5ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为5cm,轮盘的直径为10cm,旋转轮盘的旋转速度为200转/min,在轮盘的边缘获得聚偏氟乙烯取向纤维束,聚偏氟乙烯纤维的直径为30nm。
c 聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为0.3cm2模具槽中,在室温条件,经1MPa压力作用1小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为50μm切片,获得厚度为50μmμm,面积为0.3cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
实施例二:0.6cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
a 聚偏氟乙烯溶液的配制
将聚偏氟乙烯粉体溶入溶剂中,室温搅拌5小时,获得的浓度百分比为7wt%的均匀的溶液,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
b聚偏氟乙烯取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入20kV的电压,在纺丝液管中的聚偏氟乙烯溶液推出速度为1ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为10cm,轮盘的直径为15cm,旋转轮盘的旋转速度为1000转/min,在轮盘的边缘获得聚偏氟乙烯取向纤维束,聚偏氟乙烯纤维的直径为200nm。
c 聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为0.6cm2模具槽中,在室温条件,经50MPa压力作用2小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为200μm切片,获得厚度为200μm,面积大于或等于0.6cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
实施例三:1cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
a 聚偏氟乙烯溶液的配制
将聚偏氟乙烯粉体溶入溶剂中,室温搅拌8小时,获得的浓度百分比为20wt%的均匀的溶液,溶剂为二甲基乙酰胺。
b聚偏氟乙烯取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入25kV的电压,在纺丝液管中的聚偏氟乙烯溶液推出速度为5ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为10cm,轮盘的直径为20cm,旋转轮盘的旋转速度为2000转/min,在轮盘的边缘获得聚偏氟乙烯取向纤维束,聚偏氟乙烯纤维的直径为500nm。
c 聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积1cm2模具槽中,在室温条件,经8MPa压力作用3小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为800μm切片,获得厚度为8000μm,面积为1cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
实施例四:2cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
a 聚偏氟乙烯溶液的配制
将聚偏氟乙烯粉体溶入溶剂中,室温搅拌8小时,获得的浓度百分比为10wt%的均匀的溶液,溶剂为二甲基亚砜。
b聚偏氟乙烯取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入25kV的电压,在纺丝液管中的聚偏氟乙烯溶液推出速度为0.1ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为20cm,轮盘的直径为20cm,旋转轮盘的旋转速度为1200转/min,在轮盘的边缘获得聚偏氟乙烯取向纤维束,聚偏氟乙烯纤维的直径为300nm。
c 聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为2cm2模具槽中,在室温条件,经10MPa压力作用3小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为1000μm切片,获得厚度为1000μm,面积大于或等于2cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
实施例五:1cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
a 聚偏氟乙烯溶液的配制
将聚偏氟乙烯粉体溶入溶剂中,室温搅拌6小时,获得的浓度百分比为10wt%的均匀的溶液,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
b聚偏氟乙烯取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入40kV的电压,在纺丝液管中的聚偏氟乙烯溶液推出速度为0.1ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为20cm,轮盘的直径为20cm,旋转轮盘的旋转速度为2000转/min,在轮盘的边缘获得聚偏氟乙烯取向纤维束,聚偏氟乙烯纤维的直径为30nm。
c 聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为1cm2模具槽中,在室温条件,经6MPa压力作用2小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为600μm切片,获得厚度为600μm,面积为1cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
实施例六:0.8cm2的聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物纤维阵列压电膜的制备
a 聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶液的配制
将聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物P( VDF-TrFE)粉体溶入溶剂中,室温搅拌8小时,获得的浓度百分比为8wt%的均匀的溶液,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
b聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物取向纤维的制备
将经步骤a获得的聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入25kV的电压,在纺丝液管中的聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶液推出速度为1ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为10cm,轮盘的直径为15cm,旋转轮盘的旋转速度为1000转/min,在轮盘的边缘获得聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物取向纤维束,聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物纤维的直径为200nm。
c 聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为0.8cm2模具槽中,在室温条件,经5MPa压力作用2小时,压制成致密的聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物取向纤维束棒,再将聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物取向纤维束棒按厚度为200μm切片,获得厚度为200μm,面积为0.8cm2的聚氟乙烯-三氟乙烯共聚物纤维阵列压电膜。
实施例七:1.5cm2的锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
a锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯溶液的配置
将锆钛酸铅超微粉体在N,N-二甲基甲酰胺中超声分散后,再添加聚偏氟乙烯粉体,锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯的质量组分比为1︰10,室温搅拌6小时,获得聚偏氟乙烯的浓度质量百分比为8wt%,悬浮有锆钛酸铅超微粉体的聚偏氟乙烯复合溶液。
b 聚偏氟乙烯/锆钛酸铅超微粉体复合纤维的制备
将经步骤a获得的锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入20kV的电压,在纺丝液管中的锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯溶液推出速度为1ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为10cm,轮盘的直径为15cm,旋转轮盘的旋转速度为500转/min,在轮盘的边缘获得锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的直径为300nm。
c 锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为1.5cm2模具槽中,在室温条件,经3MPa压力作用2小时,压制成致密的锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒,再将锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒按厚度为800μm切片,获得厚度为800μm,面积大于或等于1.5cm2的锆钛酸铅超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜。
实施例八:3cm2的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
a ZnO粉体/聚偏氟乙烯溶液的配置
将ZnO粉体在N,N-二甲基甲酰胺中超声分散后,再添加聚偏氟乙烯粉体,ZnO粉体/聚偏氟乙烯的质量组分比为2︰10,室温搅拌5小时,获得聚偏氟乙烯的浓度质量百分比为8wt%,悬浮有ZnO粉体的聚偏氟乙烯复合溶液。
b 聚偏氟乙烯/ ZnO复合纤维的制备
将经步骤a获得的ZnO粉体/聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入25kV的电压,在纺丝液管中的ZnO粉体/聚偏氟乙烯溶液推出速度为2ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为15cm,轮盘的直径为20cm,旋转轮盘的旋转速度为1000转/min,在轮盘的边缘获得ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的直径为200nm。
c ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为3cm2模具槽中,在室温条件,经10MPa压力作用3小时,压制成致密的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒,再将ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒按厚度为1000μm切片,获得厚度为1000μm,面积大于或等于3cm2的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜。
实施例九:2cm2钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
a钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯溶液的配置
将钛酸钡超微粉体在N,N-二甲基甲酰胺中超声分散后,再添加聚偏氟乙烯粉体,钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯的质量组分比为3︰10,室温搅拌8小时,获得聚偏氟乙烯的浓度质量百分比为8wt%,悬浮有钛酸钡超微粉体的聚偏氟乙烯复合溶液。
b 钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的制备
将经步骤a获得的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入30kV的电压,在纺丝液管中的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯溶液推出速度为2ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为15cm,轮盘的直径为15cm,旋转轮盘的旋转速度为1000转/min,在轮盘的边缘获得钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的直径为200nm。
c 钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入将经步骤a获得的ZnO粉体/聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入25kV的电压,在纺丝液管中的ZnO粉体/聚偏氟乙烯溶液推出速度为2ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为15cm,轮盘的直径为20cm,旋转轮盘的旋转速度为1000转/min,在轮盘的边缘获得ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的直径为200nm。
c ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为3cm2模具槽中,在室温条件,经10MPa压力作用3小时,压制成致密的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒,再将ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒按厚度为1000μm切片,获得厚度为1000μm,面积大于或等于3cm2的ZnO粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜。
实施例九:2cm2钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
a钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯溶液的配置
将钛酸钡超微粉体在N,N-二甲基甲酰胺中超声分散后,再添加聚偏氟乙烯粉体,钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯的质量组分比为3︰10,室温搅拌8小时,获得聚偏氟乙烯的浓度质量百分比为8wt%,悬浮有钛酸钡超微粉体的聚偏氟乙烯复合溶液。
b 钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的制备
将经步骤a获得的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯溶液吸入静电纺用的纺丝液管中,并在纺丝液管的纺丝头上接入30kV的电压,在纺丝液管中的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯溶液推出速度为2ml/小时,以旋转轮盘的边缘为纤维收集极,旋转轮盘的边缘与纺丝头之间的距离为15cm,轮盘的直径为15cm,旋转轮盘的旋转速度为1000转/min,在轮盘的边缘获得钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维的直径为200nm。
c 钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜的制备
经步骤b得到的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制横截面面积为2cm2模具槽中,在室温条件,经60MPa压力作用2小时,压制成致密的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒,再将钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合取向纤维束棒按厚度为900μm切片,获得厚度为900μm,面积为2cm2的钛酸钡超微粉体/聚偏氟乙烯复合纤维阵列压电膜。
Claims (2)
1.一种聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜,其特征在于:所述聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜是以等长度的聚偏氟乙烯纤维取向紧密排列而形成的阵列膜,聚偏氟乙烯纤维的直径为30nm-500nm,阵列膜的厚度为50μm-1000μm,阵列膜大于或等于0.3cm2。
2.一种聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜的制备方法,包括聚偏氟乙烯溶液的配制及聚偏氟乙烯溶液的静电纺制备取向纤维束,其特征在于:所述制备方法是指将由聚偏氟乙烯溶液静电纺得到的聚偏氟乙烯取向纤维束,按相同的纤维牵伸方向填入预制模具槽中,在室温条件,经1MPa-10MPa压力作用1-3小时,压制成致密的聚偏氟乙烯取向纤维束棒,再将聚偏氟乙烯取向纤维束棒按厚度为50μm-1000μm切片,获得厚度为50μm-1000μm,面积大于或等于0.3cm2的聚偏氟乙烯纤维阵列压电膜。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104695129A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-06-10 | 四川大学 | 一种聚偏氟乙烯取向排列压电纤维膜及其制备方法 |
CN106390197A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-15 | 武汉纺织大学 | 一种应激活性组织工程支架材料及其制备方法 |
CN107493029A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-19 | 东华大学 | 表面氨基修饰的静电纺纤维基摩擦纳米发电机及其制备 |
CN109167529A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-08 | 内蒙古科技大学 | 一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法 |
CN111063794A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-24 | 广东工业大学 | 一种复合压电膜及其制备方法和应用 |
CN112038480A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-04 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种具有瑞士卷结构的压电纤维及其制备方法和应用 |
CN112481832A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-12 | 四川大学 | 一种P(VDF-TrFE)树状微纳纤维压电薄膜的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101069822A (zh) * | 2007-03-06 | 2007-11-14 | 天津大学 | 制备力学性能良好的pvdf超细纤维膜的方法 |
KR20100046641A (ko) * | 2008-10-28 | 2010-05-07 | 한국과학기술연구원 | 고분자 바인더를 이용한 강유전성 pvdf 박막의 패턴 어레이 형성방법 |
CN102051710A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-05-11 | 江苏大学 | 一种微细平直pzt压电纤维阵列的制备方法 |
-
2013
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101069822A (zh) * | 2007-03-06 | 2007-11-14 | 天津大学 | 制备力学性能良好的pvdf超细纤维膜的方法 |
KR20100046641A (ko) * | 2008-10-28 | 2010-05-07 | 한국과학기술연구원 | 고분자 바인더를 이용한 강유전성 pvdf 박막의 패턴 어레이 형성방법 |
CN102051710A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-05-11 | 江苏大学 | 一种微细平直pzt压电纤维阵列的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
舒方法等: "PVDF压电薄膜在足底压电测量中的应用", 《压电与声光》 * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104695129A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-06-10 | 四川大学 | 一种聚偏氟乙烯取向排列压电纤维膜及其制备方法 |
CN106390197A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-15 | 武汉纺织大学 | 一种应激活性组织工程支架材料及其制备方法 |
CN107493029A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-19 | 东华大学 | 表面氨基修饰的静电纺纤维基摩擦纳米发电机及其制备 |
CN107493029B (zh) * | 2017-07-10 | 2019-11-08 | 东华大学 | 表面氨基修饰的静电纺纤维基摩擦纳米发电机及其制备 |
CN109167529A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-08 | 内蒙古科技大学 | 一种纳米发电机用仿生摩擦层及其制备方法 |
CN111063794A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-24 | 广东工业大学 | 一种复合压电膜及其制备方法和应用 |
CN112038480A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-04 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种具有瑞士卷结构的压电纤维及其制备方法和应用 |
US11895921B2 (en) | 2020-08-26 | 2024-02-06 | Nantong Textile & Silk Ind Tech Res Inst | Manufacturing process for piezoelectric fiber having swiss-roll structure |
CN112481832A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-12 | 四川大学 | 一种P(VDF-TrFE)树状微纳纤维压电薄膜的制备方法 |
CN112481832B (zh) * | 2020-12-18 | 2022-07-19 | 四川大学 | 一种P(VDF-TrFE)树状微纳纤维压电薄膜的制备方法 |
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Publication number | Publication date |
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