CN110075720A - 一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铅BaTiO3‑PVDF复合膜及其制备方法；所述无铅BaTiO3‑PVDF复合膜中含有BaTiO3孪晶。其制备方法为：以BaTiO3孪晶粉末为原料；将适量的BaTiO3孪晶粉末加入到含有PVDF的N,N二甲基甲酰胺溶液中，均匀混合后涂布在载玻片上，经过真空干燥和淬火处理后，得到BaTiO3孪晶‑PVDF复合膜。本发明公开的制备方法简便有效地增强了无铅BaTiO3‑PVDF复合膜力电耦合压电性能，且同时增强了其介电和铁电性能。本发明首次提出并制备了BaTiO3孪晶‑PVDF复合膜，其性能优良，制备工艺简单，便于大规模应用。

Description

一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及压电复合材料制备领域技术领域，更具体的说是涉及一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜及其制备方法。
背景技术
压电复合材料在医疗、传感、测量等领域有着广泛的应用，它由两种或多种材料复合而成。常见的压电复合材料为压电陶瓷和聚合物 (例如聚偏氟乙烯或环氧树脂)的两相复合材料。这种复合材料兼具压电陶瓷和聚合物的优点，具有很好的柔韧性和加工性能，并具有较低的密度，很容易制备成尺寸大而且均匀的薄膜，容易和空气、水、生物组织等实现声阻抗匹配。
为了使压电复合材料的压电系数达到使用要求，常用的方法是使用压电系数较大的含铅类陶瓷如锆钛酸铅(PZT)陶瓷和有机聚合物 PVDF制备成复合膜，但是锆钛酸铅中含铅，对环境污染严重，对人体健康威胁大。于是人们使用不含铅且结构简单的钛酸钡(BaTiO3)代替锆钛酸铅，制备了BaTiO3-PVDF复合膜，然而BaTiO3-PVDF复合膜的压电系数较低，无法达到使用要求。
因此，提供一种具有优异电耦合性能的的无铅BaTiO3-PVDF复合膜及其制备方法变得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有优异电耦合性能的无铅 BaTiO3-PVDF复合膜及其制备方法。本发明利用BaTiO3孪晶粉末代替普通的BaTiO3粉末，设计和制备的复合膜在力电耦合性能上明显大于普通BaTiO3-PVDF复合膜，同时介电和铁电性能也明显提高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜，所述无铅BaTiO3-PVDF复合膜中含有BaTiO3孪晶。
作为优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜，所述无铅 BaTiO3-PVDF复合膜中，BaTiO3孪晶的质量百分含量小于等于50％且不等于0％、优选为5-35％、进一步优选为20-30％。
本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，包括下述步骤：
按设计组分配取BaTiO3孪晶、PVDF；将PVDF、BaTiO3孪晶加入到溶剂中得到悬浮液；然后将悬浮液涂覆于基底上，干燥，得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜。
作为优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，所述溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，优选为N,N二甲基甲酰胺。
作为优选技术方案，所述制备方法包括下述步骤：
(1)将配取的PVDF粉末加入到N,N二甲基甲酰胺中，磁力搅拌，使PVDF粉末完全溶解，形成透明粘稠状溶液；
(2)将配取的BaTiO3孪晶加入到步骤(1)制备的溶液中，然后磁力搅拌，再超声，继续搅拌，形成稳定的悬浮液；
(3)将悬浮液均匀涂布在载玻片上，然后将载玻片放入真空干燥箱中，抽真空，加热以除去溶剂，得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜；
(4)将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜放在加热板上加热后，迅速转移到冰水混合物中淬火处理，最后干燥去除复合膜表面水分即可。
作为进一步的优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，步骤(2)中，磁力搅拌的速度为100-400转/min；磁力搅拌60-300min后进行超声，超声后在继续磁力搅拌60-300min，得到稳定的悬浮液；所述超声的时间为10-60min。所述步骤(2)中搅拌和超声保证了BaTiO3孪晶粉末均匀地分散到PVDF的N,N二甲基甲酰胺溶液中。
作为进一步的优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，步骤(2)中，BaTiO3孪晶的粒度为10-30微米。
作为进一步的优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，步骤(3)中，抽真空至炉内真空度小于等于133Pa；加热时，控制温度为40-80℃。所述步骤(3)中抽真空保证了BaTiO3孪晶-PVDF复合膜内部无小气孔产生，加热保证了溶剂N,N二甲基甲酰胺完全挥发。
作为进一步的优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，步骤(4)中，将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜放在加热板上加热至180-220℃后保温5-10min；然后进行淬火处理。
作为进一步的优选方案，本发明一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，步骤(4)中将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜淬火处理，得到具有PVDF的铁电相β相的复合膜。
在本发明探索过程中，设置对照实验时，将BaTiO3孪晶粉末换为普通BaTiO3粉末，重复步骤(1)～(4)，制备出普通BaTiO3-PVDF 复合膜。
优选的，所述步骤(1)中的BaTiO3孪晶，通过下述步骤制备：预先为制备BaTiO3孪晶-PVDF复合膜做准备，具体包括如下步骤：
a、称取锐钛矿二氧化钛粉末、氢氧化钠和氢氧化钾，混合在一起放入反应釜中；
b、将反应釜放入马弗炉中，升温至160-220℃反应300-600min，反应后自然冷却；
c、将反应釜取出，向反应釜中滴加BaCl2溶液；
d、将反应釜放入马弗炉中，升温至160-220℃反应1440-10080 min，反应后自然冷却；
e、将反应釜取出，把反应釜中的粉末倒入容器中，往容器中加适量去离子水，搅拌，静置，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液pH为中性；
f、往烧杯中滴加稀盐酸并搅拌，直至无小气泡产生；
g、往烧杯中加适量去离子水，搅拌，静置，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液pH为中性；
h、将烧杯中的粉末取出，放入恒温干燥箱，于40-80℃干燥。
本发明预先为制备BaTiO3孪晶-PVDF复合膜做了准备，即通过碱热法制备了BaTiO3孪晶，尺寸在10-30μm、优选为18-25μm，形貌结构为立方块相互叠加穿插，表面光滑，棱角分明，可以达到制备 BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的要求。本发明使用的两步反应温度和时间会影响钛酸钡孪晶的尺寸大小和形貌结构，可以通过调节第一步和第二步反应温度和时间，制备适合BaTiO3孪晶-PVDF复合膜需求的 BaTiO3孪晶粉末，进而实现增强BaTiO3孪晶-PVDF复合膜力电耦合性能的目的。
优选的，所述BaTiO3孪晶的XRD物相信息与普通BaTiO3相同，为四方相。
优选的，所述BaTiO3孪晶中还可以掺杂；掺杂量小于等于50％；优选为20％-30％。
原理和优势
本发明首次将BaTiO3孪晶粉末替代普通无定型BaTiO3粉末，设计和制备得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜，其制备工艺具有流程简便但方便有效的优点；所得BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的力电耦合性能明显大于普通BaTiO3-PVDF复合膜，同时其介电和铁电性能也明显提升。
本发明制备的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜，BaTiO3孪晶均匀的分布在PVDF中，整体厚度均匀。其中，步骤(1)中搅拌保证了PVDF 粉末完全融入到溶剂N,N二甲基甲酰胺中；步骤(2)中搅拌和超声保证了BaTiO3孪晶粉末均匀地分散到PVDF的N,N二甲基甲酰胺溶液中；步骤(3)中抽真空保证了BaTiO3孪晶-PVDF复合膜中无小气孔产生，加热保证了溶剂N,N二甲基甲酰胺完全挥发；步骤(4)中将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜淬火处理，保证复合膜具有PVDF的铁电相β相。
本发明对BaTiO3孪晶-PVDF复合膜进行了压电系数测试，通过压电系数大小表征其力电耦合性能强弱，同时也测试了介电和铁电性能。
本发明设置了对照试验，将BaTiO3孪晶粉末变为普通BaTiO3粉末，完全按照步骤(1)和(2)制备出普通BaTiO3-PVDF复合膜，并测试其介电、铁电和压电性能。
本发明所设计和制备的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜，相较于普通 BaTiO3-PVDF复合膜相比，力电耦合性能显著增强，介电和铁电性能也明显增强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明公开的一种增强无铅BaTiO3-PVDF复合膜力电耦合性能的流程图；
图2附图为实施例1制备得到的BaTiO3孪晶SEM图；
图3附图为实施例1制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的 SEM图；
图4附图为实施例1制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的 XRD图；
图5附图为实施例1制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜和普通BaTiO3-PVDF复合膜的介电常数和介电损耗图；
图6附图为实施例1制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜和普通BaTiO3-PVDF复合膜的电滞回线图；
图7附图为实施例1制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜和普通BaTiO3-PVDF复合膜的压电系数图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中，一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜，设置复合膜的掺杂质量分数为20％，包括以下步骤：
(1)通过碱热法，制备出BaTiO3孪晶粉末，具体包括如下步骤：
a、称取锐钛矿二氧化钛粉末0.039g，氢氧化钠3.877g，氢氧化钾5.122g，混合在一起放入反应釜中；
b、将反应釜放入马弗炉中，180℃保温300min，自然冷却；
c、将反应釜取出，向反应釜中滴加2ml浓度为0.3mol/L的BaCl2溶液；
d、将反应釜放入马弗炉中，180℃保温2880min，自然冷却；
e、将反应釜取出，把反应釜中的粉末倒入烧杯中，往烧杯中加适量去离子水，搅拌5min，静置20min，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液PH为中性；
f、往烧杯中滴加1％浓度稀盐酸并搅拌，直至无小气泡产生；
g、往烧杯中加适量去离子水，搅拌5min，静置20min，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液PH为中性；
h、将烧杯中的粉末取出，放入恒温干燥箱，60℃干燥600min，得到BaTiO3孪晶粉末。
(2)将上述通过碱热法制备的BaTiO3孪晶粉末，加入到PVDF 的N,N二甲基甲酰胺溶液中，均匀混合后涂布在载玻片上，真空干燥后，再进行淬火处理，得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜，具体包括如下步骤：
(a)称量PVDF粉末1g加入到10ml N,N二甲基甲酰胺中，磁力搅拌5小时，使PVDF粉末完全溶解，形成透明粘稠状溶液；
(b)称量BaTiO3孪晶0.25g加入到步骤(a)制备的溶液中，然后磁力搅拌300min，再超声60min，继续搅拌300min，形成稳定的悬浮液；
(c)将悬浮液均匀涂布在载玻片上，然后将载玻片放入真空干燥箱中，抽真空，60℃保温240min以去除溶剂，得到BaTiO3孪晶 -PVDF复合膜；
(d)将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜放在200℃的加热板上加热7 分钟，迅速转移到0℃的冰水混合物中，最后60℃干燥去除复合膜表面水分即可。
(3)对上述步骤(2)制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜进行介电、铁电和压电测试，具体包括如下步骤：
(A)在BaTiO3孪晶-PVDF复合膜上镀金点电极，面积为2.54 mm2；
(B)使用Agilent 4294A LCR阻抗分析仪和RADIANT Precision Premier II铁电分析仪测试分别测试BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的介电和铁电性能；
(C)将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜极化处理，极化温度80℃，极化电场4kV/mm，极化时间40min；
(D)使用准静态d33测量仪测试极化过的BaTiO3孪晶-PVDF 复合膜的压电系数，共测量了5个相同掺杂质量分数样品的压电系数。
同时，按照上述步骤，使用普通的BaTiO3粉末制备了掺杂质量分数为20％的BaTiO3(非孪晶)-PVDF复合膜并进行了测试，作为对照实验组。
实施例2
本实施例中，一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜，设置复合膜的掺杂质量分数为30％，包括以下步骤：
(1)通过碱热法，制备出BaTiO3孪晶粉末，具体包括如下步骤：
a、称取锐钛矿二氧化钛粉末0.039g，氢氧化钠3.877g，氢氧化钾5.122g，混合在一起放入反应釜中；
b、将反应釜放入马弗炉中，180℃保温300min，自然冷却；
c、将反应釜取出，向反应釜中滴加2ml浓度为0.3mol/L的BaCl2溶液；
d、将反应釜放入马弗炉中，180℃保温2880min，自然冷却；
e、将反应釜取出，把反应釜中的粉末倒入烧杯中，往烧杯中加适量去离子水，搅拌5min，静置20min，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液PH为中性；
f、往烧杯中滴加1％浓度稀盐酸并搅拌，直至无小气泡产生；
g、往烧杯中加适量去离子水，搅拌5min，静置20min，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液PH为中性；
h、将烧杯中的粉末取出，放入恒温干燥箱，60℃干燥600min，得到BaTiO3孪晶粉末。
(2)将上述通过碱热法制备的BaTiO3孪晶粉末，加入到PVDF 的N,N二甲基甲酰胺溶液中，均匀混合后涂布在载玻片上，真空干燥后，再进行淬火处理，得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜，具体包括如下步骤：
(a)称量PVDF粉末1g加入到10ml N,N二甲基甲酰胺中，磁力搅拌5小时，使PVDF粉末完全溶解，形成透明粘稠状溶液；
(b)称量BaTiO3孪晶0.428g加入到步骤(a)制备的溶液中，然后磁力搅拌300min，再超声60min，继续搅拌300min，形成稳定的悬浮液；
(c)将悬浮液均匀涂布在载玻片上，然后将载玻片放入真空干燥箱中，抽真空，60℃保温240min以去除溶剂，得到BaTiO3孪晶 -PVDF复合膜；
(d)将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜放在200℃的加热板上加热 7min，迅速转移到0℃的冰水混合物中，最后60℃干燥去除复合膜表面水分即可。
(3)对上述步骤(2)制备得到的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜进行介电、铁电和压电测试，具体包括如下步骤：
(A)在BaTiO3孪晶-PVDF复合膜两面上镀金点电极，面积为 2.54mm2；
(B)使用Agilent 4294A LCR阻抗分析仪和RADIANT Precision Premier II铁电分析仪测试分别测试BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的介电和铁电性能；
(C)将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜极化处理，极化温度80℃，极化电场4kV/mm，极化时间40min；
(D)使用准静态d33测量仪测试极化过的BaTiO3孪晶-PVDF 复合膜的压电系数共测量了5个相同掺杂质量分数样品的压电系数。
同时，按照上述步骤，使用普通的BaTiO3粉末制备了掺杂质量分数为20％的BaTiO3-PVDF复合膜并进行了测试，作为对照实验组。
如图2所示，BaTiO3孪晶的形貌结构为立方块相互堆叠穿插，晶粒尺寸在20um左右，晶粒表面光滑，棱角分明。
如图3所示，可以明显看出BaTiO3孪晶均匀地分布在PVDF中， BaTiO3孪晶的一个平面趋向朝外，很少有棱角朝外，这种排布遵循能量最低原则。
如图4所示，通过XRD可以明显看出，BaTiO3孪晶-PVDF复合膜同时具有BaTiO3孪晶和PVDF的衍射峰，复合膜中的BaTiO3孪晶的衍射峰和BaTiO3标准卡片完全对应；通过淬火处理后，复合膜具有PVDF的α和β相。
如图5所示，可以明显看出，BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的介电常数明显大于BaTiO3-PVDF复合膜，在频率为1000Hz时介电常数值约为25。
如图6所示，可以明显看出，BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的铁电性能明显大于BaTiO3-PVDF复合膜，在电场为200kV/mm时，BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的剩余极化值为4.42uC/cm2，饱和极化值为8.99 uC/cm2。
如图7所示，可以明显看出，BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的压电系数明显大于BaTiO3-PVDF复合膜，说明BaTiO3孪晶-PVDF复合膜的力电耦合性能大于BaTiO3-PVDF复合膜，进而表明本发明确实增强了无铅BaTiO3-PVDF复合膜的力电耦合性能。
本发明还探索了其它掺杂质量分数的BaTiO3孪晶-PVDF复合膜(如5％、8％、10％、40％、50％)和普通对应同等掺杂量的BaTiO3-PVDF复合膜，综合而言，掺杂质量分数为20％和30％的 BaTiO3孪晶-PVDF复合膜力电耦合性能提升比例比较大，这取得了意料不到的效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜，其特征在于：所述无铅BaTiO3-PVDF复合膜中含有BaTiO3孪晶。
2.根据权利要求1所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜，其特征在于：所述无铅BaTiO3-PVDF复合膜中，BaTiO3孪晶的质量百分比，大于0％小于等于50％，优选为5-35％，进一步优选为20-30％。
3.一种制备如权利要求1-2任意一项所述无铅BaTiO3-PVDF复合膜的方法，其特征在于包括下述步骤：
按设计组分配取适量BaTiO3孪晶和PVDF；将PVDF和BaTiO3孪晶加入到溶剂中得到悬浮液；然后将悬浮液涂布于基底上，并干燥得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜。
4.根据权利要求3所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法；其特征在于：所述溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，优选为N,N二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求4所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法；其特征在于；所述制备方法包括下述步骤：
(1)将配取的PVDF粉末加入到N,N二甲基甲酰胺中，磁力搅拌，使PVDF粉末完全溶解，形成透明粘稠状溶液；
(2)将配取的BaTiO3孪晶粉末加入到步骤(1)制备的溶液中，然后磁力搅拌，再超声，继续搅拌，形成稳定的悬浮液；
(3)将悬浮液均匀涂布在载玻片上，然后将载玻片放入真空干燥箱中，抽真空，加热以除去溶剂，得到BaTiO3孪晶-PVDF复合膜；
(4)将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜放在加热板上加热后，转移到冰水混合物中做淬火处理，最后干燥去除复合膜表面水分即可。
6.根据权利要求5所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法；其特征在于：步骤(2)中，磁力搅拌的速度为100-400转/min；磁力搅拌60-300min后进行超声，超声后再继续磁力搅拌60-300min，得到稳定的悬浮液；所述超声的时间为10-60min。
7.根据权利要求5所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，BaTiO3孪晶粉体的粒度为10-30μm。
8.根据权利要求5所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，抽真空至炉内真空度小于等于133Pa；加热时，控制温度为40-80℃。
9.根据权利要求5所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，将BaTiO3孪晶-PVDF复合膜放在加热板上加热至180-220℃后保温5-10min；然后进行淬火处理；得到具有PVDF铁电β相的复合膜。
10.根据权利要求7所述的一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述BaTiO3孪晶通过下述步骤制备：
a.称取适量锐钛矿二氧化钛粉末、氢氧化钠粉末和氢氧化钾粉末，混合在一起放入反应釜中；
b.将反应釜放入马弗炉中，升温至160-220℃反应300-600min，然后自然冷却至室温；
c.将反应釜取出，向反应釜中滴加BaCl2溶液；
d.将反应釜放入马弗炉中，升温至160-220℃反应1440-10080min，反应后自然冷却；
e.将反应釜取出，把反应釜中的粉末倒入容器中，往容器中加适量去离子水，搅拌，静置，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液pH值为7左右；
f.往烧杯中滴加稀盐酸并搅拌，直至无气泡产生；
g.往烧杯中加适量去离子水，搅拌，静置，倒去烧杯中上清液，重复此步骤，直至烧杯中的上清液pH值为7左右；
h.将烧杯中的粉末取出，放入恒温干燥箱，于40-80℃干燥。
CN201910181497.4A 2019-03-11 2019-03-11 一种无铅BaTiO3-PVDF复合膜及其制备方法 Pending CN110075720A (zh)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114522273A (zh) * 2022-01-06 2022-05-24 浙江大学 一种兼具力-电和磁-电响应特性的生物医用多层金属基复合基板及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1745486A (zh) * 2003-01-31 2006-03-08 佳能株式会社 压电元件
CN101258620A (zh) * 2005-09-05 2008-09-03 佳能株式会社 外延氧化物膜、压电膜、压电膜元件、使用压电膜元件的液体排出头、以及液体排出装置
KR20110029504A (ko) * 2009-09-15 2011-03-23 이소영 불소계 고분자 수지 일렉트렛 및 그의 제조방법
CN102558718A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 北京有色金属研究总院 一种钛酸钡/聚偏氟乙烯复合介电薄膜及其制备方法
CN104157784A (zh) * 2014-07-31 2014-11-19 北京科技大学 一种复合纳米压电发电机的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1745486A (zh) * 2003-01-31 2006-03-08 佳能株式会社 压电元件
CN101258620A (zh) * 2005-09-05 2008-09-03 佳能株式会社 外延氧化物膜、压电膜、压电膜元件、使用压电膜元件的液体排出头、以及液体排出装置
KR20110029504A (ko) * 2009-09-15 2011-03-23 이소영 불소계 고분자 수지 일렉트렛 및 그의 제조방법
CN102558718A (zh) * 2010-12-07 2012-07-11 北京有色金属研究总院 一种钛酸钡/聚偏氟乙烯复合介电薄膜及其制备方法
CN104157784A (zh) * 2014-07-31 2014-11-19 北京科技大学 一种复合纳米压电发电机的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHUBIN QIN等: ""Twinned BaTiO3 microcrystallites"", 《CRYSTENGCOMM》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114522273A (zh) * 2022-01-06 2022-05-24 浙江大学 一种兼具力-电和磁-电响应特性的生物医用多层金属基复合基板及其制备方法

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