CN109671842A - 一种弯曲压电驱动膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弯曲压电驱动膜，包括：树脂基质、纳米颗粒、压电材料颗粒，特点在于还包括导体颗粒，且所述复合压电驱动膜是一矩形薄片结构，其中：所述树脂基质中均匀分布有导电性良好的纳米颗粒；第一电极层、第一压电层、第二电极层、第二压电层和第三电极层依次叠加构成所述弯曲压电驱动膜；所述第一电极层、第二电极层和第三电极层中均匀分布有导体颗粒，且在各层边缘处分别布置有第一电极接头、第二电极接头和第三电极接头；所述第一压电层和第二压电层内均匀分布有所述压电材料颗粒，由于采用增材制造一次成型，便于微型化，可通过不同的前处理过程形成驱动能力更强的结构。
Description
技术领域
本发明属于新型功能材料领域，具体涉及一种弯曲压电驱动膜。
背景技术
压电驱动器是利用材料的压电特性，在压电材料两端输入电压，形成特定的机械力与位移的输出。传统有机材料一般不具备压电特性，即使有机压电材料其压电性能也只有压电陶瓷材料的10%左右，其压电性能较弱，限制了其在许多领域的应用。由此，在有机压电材料中添加压电陶瓷材料进行改性增加压电有机材料压电性能的方法被提出并得到了验证。但是，有机材料与压电材料介电常数相差较大，导致二者复合后压电陶瓷颗粒性能不能完全发挥，因此压电性能的提升有限。目前纳米材料材料的制备已经趋于成熟，具有稳定的材料来源，将其用于复合材料改性具有良好的应用前景和商业价值，利用导电纳米颗粒与压电或非压电材料的树脂基质复合，是能够调控复合材料宏观介电特性的，这种介电特性调控方法也得到了验证。与此同时，随着增材制造技术快速发展，多相材料增材制造、多材料增材制造方法也得到了广泛的测试，在同一结构中布置不同物质以形成一体化制造的新型器件也已经成为可能。相对于传统压电陶瓷，所形成的新型结构驱动能力依然较低，是制约这种新型结构应用的主要问题。
发明内容
为了解决新型一体化制造压电功能器件驱动能力较弱的问题，利用多材料增材制造技术，按需布置材料，提出了利用材料特殊分布形成的一种弯曲压电驱动膜，由树脂基质、纳米颗粒和压电材料颗粒和导体颗粒按照特定的结构与分布方式构成，可通过不同的前处理过程形成驱动能力更强的结构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种弯曲压电驱动膜，包括：树脂基质、纳米颗粒、压电材料颗粒，特点在于还包括导体颗粒，且所述复合压电驱动膜是一矩形薄片结构，其中：所述树脂基质中均匀分布有导电性良好的纳米颗粒；第一电极层、第一压电层、第二电极层、第二压电层和第三电极层依次叠加构成所述弯曲压电驱动膜；所述第一电极层、第二电极层和第三电极层中均匀分布有导体颗粒，且在各层边缘处分别布置有第一电极接头、第二电极接头和第三电极接头；所述第一压电层和第二压电层内均匀分布有所述压电材料颗粒；上述各层材料通过增材制造按层依次布置。各层由不同的复合材料构成，分别通过不同的挤出头，用多层增材制造的方式形成所述的材料布置。
所述弯曲压电驱动膜外形是一矩形薄片结构，或是一种圆片结构，或是一种环形薄片结构，或是一种梯形薄片结构，或是一种三角形薄片结构。
成型后，在所述的第一电极层和第三电极层之间施加高压直流电，对所述的第一压电层和第二压电层进行极化，这种极化条件下，工作时将第一电极层和第三电极层连接，在第二电极层和上述连接电极之间施加交变电压，振子在压电效应的作用下发生往复弯曲振动。成型后，也可以将第一电极层和第三电极层连接，并将之与第二电极层之间施加高压直流电，对所述的第一压电层和第二压电层进行极化，这种极化条件下，工作时在第一电极层合第三电极层之间施加交变电压，则所述结构发生防腐弯曲振动。
附图说明
图1 是本发明一种弯曲压电驱动膜的内部构成示意图。
图2 是本发明一种弯曲压电驱动膜的外形示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明一种弯曲压电驱动膜，包括：树脂基质1、纳米颗粒2、压电材料颗粒3，特点在于还包括导体颗粒4，且所述复合压电驱动膜是一矩形薄片结构，其中：所述树脂基质1中均匀分布有导电性良好的纳米颗粒2；第一电极层11、第一压电层12、第二电极层13、第二压电层14和第三电极层15依次叠加构成所述弯曲压电驱动膜；所述第一电极层11、第二电极层13和第三电极层15中均匀分布有导体颗粒4，且在各层边缘处分别布置有第一电极接头111、第二电极接头131和第三电极接头151；所述第一压电层12和第二压电层14内均匀分布有所述压电材料颗粒3；上述各层材料通过增材制造按层依次布置。
成型后，在所述的第一电极层和第三电极层之间施加高压直流电，对所述的第一压电层和第二压电层进行极化，这种极化条件下，工作时将第一电极层和第三电极层连接，在第二电极层和上述连接电极之间施加交变电压，振子在压电效应的作用下发生往复弯曲振动。成型后，也可以将第一电极层和第三电极层连接，并将之与第二电极层之间施加高压直流电，对所述的第一压电层和第二压电层进行极化，这种极化条件下，工作时在第一电极层合第三电极层之间施加交变电压，则所述结构发生防腐弯曲振动。
Claims (2)
1.一种弯曲压电驱动膜，包括：树脂基质（1）、纳米颗粒（2）、压电材料颗粒（3），特点在于还包括导体颗粒（4），且所述复合压电驱动膜是一矩形薄片结构，其中：所述树脂基质（1）中均匀分布有导电性良好的纳米颗粒（2）；第一电极层（11）、第一压电层（12）、第二电极层（13）、第二压电层（14）和第三电极层（15）依次叠加构成所述弯曲压电驱动膜；所述第一电极层（11）、第二电极层（13）和第三电极层（15）中均匀分布有导体颗粒（4），且在各层边缘处分别布置有第一电极接头（111）、第二电极接头（131）和第三电极接头（151）；所述第一压电层（12）和第二压电层（14）内均匀分布有所述压电材料颗粒（3）；上述各层材料通过增材制造按层依次布置。
2.根据权利要求1所述的一种弯曲压电驱动膜，其特征在于：所述弯曲压电驱动膜外形是一矩形薄片结构，或是一种圆片结构，或是一种环形薄片结构，或是一种梯形薄片结构，或是一种三角形薄片结构。
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Cited By (2)
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