CN111363277A - 一种聚合物基压电薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压电材料技术领域，具体涉及一种聚合物基压电薄膜及其制备方法和应用。本发明提供的聚合物基压电薄膜，包括聚合物和掺杂的二维层状结构化合物；所述聚合物与二维层状结构化合物的质量比为100：(0.1～2)；所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和聚偏氟乙烯‑三氟乙烯中的一种或多种；所述二维层状结构化合物的化学组成为Mn+1XnTy，其中n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为‑O、‑OH或‑F官能团，X为碳元素或氮元素。本发明提供的聚合物基压电薄膜，解决了传统PVDF材料压电性能不足的难题，实验效果表明，本发明提供的聚合物基压电薄膜具有良好柔性和优异的铁电性能、压电性能。

Description

一种聚合物基压电薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于压电材料技术领域，特别涉及一种聚合物基压电薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)是目前唯一商用化的压电聚合物材料，具有压电性佳、线性好、频带宽、时间稳定性强、价廉、耐磨和质轻等优点，并且具有似人类皮肤的柔软度和人体良好生物相容性，在柔性传感器、换能器等领域有着极广阔的应用。但是，受限于PVDF的较低压电应变系数(如d33，d31)水平，基于PVDF传感器等电子器件的性能仍处于较低水平，制约了其在现代高科技领域的应用范围。如何提高PVDF基聚合物材料的压电性能并实现其低成本工业化生产具有重要意义。
中国专利CN108264710A设计了一种通过添加石墨烯增强PVDF-TrFE的压电性能的方法，该复合膜通过加入石墨烯制备薄膜并进行单向拉伸处理，制备出柔性纳米发电机；中国专利CN107955196A公开了一种在PVDF-HFP基体中添加氧化石墨烯提高薄膜压电性能的方法，该方法可提高薄膜的结晶度，制备工艺简单，可进行大规模的薄膜制备。但目前仍难以提高聚合物基的压电性能并实现其低成本工业化生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚合物基压电薄膜，解决了传统聚合物基材料压电性能不足的难题，具有优异的压电性能和较低的成本；本发明还提供了一种聚合物基压电薄膜的制备方法和应用。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚合物基压电薄膜，包括聚合物和二维层状结构化合物；所述聚合物与二维层状结构化合物的质量比为100：(0.1～2)；
所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种或多种；
所述二维层状结构化合物的化学组成为Mn+1XnTy，其中n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为-O、-OH或-F官能团，X为碳元素或氮元素。
优选的，所述二维层状结构化合物包括Ti3C2、Ti2C和Ti4N3中的一种或多种。
本发明还提供了上述技术方案所述聚合物基压电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚合物与二维层状结构化合物混合，得到纺丝浆料；
将所述纺丝浆料依次进行静电纺丝和第一热压，得到初始薄膜；
将所述初始薄膜依次进行层叠、第二热压和轧制，得到所述聚合物基压电薄膜。
优选的，所述聚合物以聚合物溶液的形式加入；所述聚合物溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述聚合物溶液中聚合物与溶剂的质量比为1：(2～10)。
优选的，所述二维层状结构化合物以二维层状结构化合物溶液的形式加入；所述二维层状结构化合物溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述二维层状结构化合物溶液中二维层状结构化合物与溶剂的质量比为1：(2000～10000)。
优选的，所述静电纺丝的条件包括：注射器的推速为0.5～1.5mL/h；所述纺丝中注射器与滚筒接收器的距离为10～18cm；所述纺丝中滚筒接收器的转速为400～800rpm。
优选的，所述第一热压的温度为200～350℃，压力为30～50MPa。
优选的，所述层叠中纤维膜的层叠数为3；
所述第二热压的温度为200～350℃，压力为30～50MPa。
优选的，所述轧制的温度为40～90℃，轧制的转速为10～30rpm；轧制前薄膜的厚度为20～80μm；轧制后的薄膜厚度为轧制前薄膜厚度的1/3～1/5。
本发明还提供了上述技术方案所述聚合物基压电薄膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的聚合物基压电薄膜在压电器件中的应用。
本发明提供了一种聚合物基压电薄膜，包括聚合物和二维层状结构化合物；所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种或多种；所述二维层状结构化合物的化学式为Mn+1XnTy，其中n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为-O、-OH或-F官能团，X为碳元素或氮元素。本发明中的聚合物可以提供基本压电应变性能；二维层状结构化合物(MXene材料)具有类金属导电性的同时，表面丰富的-F、-OH、-O等官能团也赋予其优良的化学反应活性与亲水性，与聚合物共同形成极强的界面相互作用，进而大大提高单一聚合物材料的压电性能。
实验效果表明，本发明提供的聚合物基压电薄膜具有良好柔性，与纯PVDF材料相比，剩余极化强度显著增加，极化更为充分，表现出更为优异的铁电性能，压电常数d33显著增高，表现出优异的压电性能。
本发明还提供了聚合物基压电薄膜的制备方法，包括以下步骤：将聚合物与二维层状结构化合物混合，得到制备料；将所述制备料依次进行纺丝和第一热压，得到纤维膜；将所述纤维膜依次进行层叠、第二热压和轧制，得到所述聚合物基压电薄膜。本发明通过将聚合物与MXene材料混合，实现MXene材料在聚合物中的良好掺混；通过纺丝和第一热压工艺，得到初结晶薄膜；层叠后第二热压，提高薄膜的击穿性能；通过轧制工艺，提高薄膜密度，调整薄膜组织结构，提高薄膜压电β相含量，从而使得到的聚合物基压电薄膜具有更为优异的压电性能。
附图说明
图1为实施例1所用Mxene材料的TEM图；
图2为本发明实施例1制备得到的聚合物基压电薄膜的实物图；
图3为本发明实施例1制备得到的聚合物基压电薄膜与对比例1的纯聚偏氟乙烯压电薄膜在350MV/m电场下的双极铁电图；
图4为本发明实施例1制备得到的聚合物基压电薄膜与对比例1的纯聚偏氟乙烯压电薄膜在不同极化电场下的压电常数d33的变化趋势图。
具体实施方式
本发明提供了一种聚合物基压电薄膜，包括聚合物和二维层状结构化合物；所述聚合物与二维层状结构化合物的质量比为100：(0.1～2)；
所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种或多种；
所述二维层状结构化合物的化学组成为Mn+1XnTy，其中n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为-O、-OH或-F官能团，X为碳元素或氮元素。
在本发明中，所述聚合物和二维层状结构化合物为共混关系。
在本发明中，所述聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)和聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)中的一种或多种。本发明对所述聚合物的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的聚合物来源即可。本发明中的聚合物可以提供基本压电应变性能。
在本发明中，所述二维层状结构化合物的化学式为Mn+1XnTy，其中n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为-O，-OH，-F官能团，X为碳元素或氮元素。特别说明，在本发明中，所述Mn+ 1XnTy中，Ty代表的是二维层状结构化合物表面的-O，-OH，-F基团，无法考究数量，且每种MXene表面都存在，所以本领域通常将Mn+1XnTy省略撰写为Mn+1Xn。在本发明中，所述二维层状结构化合物优选包括Ti3C2、Ti2C和Ti4N3中的一种或多种。本发明中的二维层状结构化合物(MXene材料)具有类金属导电性的同时，表面丰富的-F、-OH、-O等官能团也赋予其优良的化学反应活性与亲水性，与聚合物共同形成极强的界面相互作用，进而大大提高单一聚合物材料的压电性能。
本发明对所述二维层状结构化合物的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的二维层状结构化合物来源即可，具体的，如市售或自主制备。
在本发明中，所述聚合物和二维层状结构化合物的质量比优选为100：(0.1～2)，更优选为100：(0.2～1.5)，再优选为100：(0.3～1.2)。
在本发明中，所述聚合物基压电薄膜的厚度优选为20～80μm，更优选为30～70μm，再优选为40～60μm。
本发明还提供了上述技术方案所述聚合物基压电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚合物与二维层状结构化合物混合，得到纺丝浆料；
将所述纺丝浆料依次进行静电纺丝和第一热压，得到初始薄膜；
将所述初始薄膜依次进行层叠、第二热压和轧制，得到所述聚合物基压电薄膜。
在本发明中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将聚合物与二维层状结构化合物混合，得到纺丝浆料。
在本发明中，所述聚合物优选以聚合物溶液的形式加入。在本发明中，所述聚合物溶液的溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。在本发明中，所述聚合物溶液中聚合物与溶剂的质量比优选为1：(2～10)，更优选为1：(6～9)，再优选为1：(7～8)。在本发明中，所述聚合物溶液的制备方法优选为将所述聚合物的粉末与溶剂混合；所述混合的温度优选为65℃，时间优选为6h；所述混合优选在搅拌的条件下进行；本发明对所述搅拌的速率没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌速率即可。在本发明中，所述聚合物溶液的制备设备优选为磁力搅拌加热器。
在本发明中，所述二维层状结构化合物优选以二维层状结构化合物溶液的形式加入。在本发明中，所述二维层状结构化合物溶液的溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。在本发明中，所述二维层状结构化合物溶液中二维层状结构化合物优选为二维层状结构化合物溶液纳米片；本发明对所述纳米片的尺寸没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的纳米片的尺寸即可。在本发明中，所述二维层状结构化合物溶液中二维层状结构化合物与溶剂的质量比优选为1：(2000～10000)，更优选为1：(3000～9000)，再优选为1：(4000～8000)。在本发明中，所述二维层状结构化合物溶液的制备方法优选为将所述二维层状结构化合物与溶剂混合；所述混合优选在超声的条件下进行；本发明对所述超声的频率和时间没有特殊限定，以所述二维层状结构化合物能够均匀分散于溶剂中为准。
在本发明中，所述聚合物与二维层状结构化合物混合的方式优选为超声；所述超声的时间优选为1h；本发明对所述超声的频率没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的超声频率即可。
得到纺丝浆料后，本发明将所述制备料依次进行静电纺丝和第一热压，得到初始薄膜。
在本发明中，所述静电纺丝中注射器的推速优选为0.5～1.5mL/h，更优选为0.7～1.3mL/h，再优选为0.9～1.1mL/h。在本发明中，所述静电纺丝中注射器与滚筒接收器的距离优选为10～18cm，更优选为11～17cm，再优选为12～16cm。在本发明中，所述静电纺丝中滚筒接收器的转速优选为400～800rpm，更优选为450～750rpm，再优选为500～700rpm。本发明通过静电纺丝，使聚合物和二维层状结构化合物形成纤维。
得到纤维后，本发明将所述纤维进行第一热压，得到初始薄膜。在本发明中，所述第一热压的温度优选为200～350℃，更优选为220～330℃，再优选为250～300℃；压力优选为30～50MPa，更优选为35～45MPa，再优选为38～42MPa。在本发明中，所述第一热压后得到的单层薄膜的厚度优选为7～25μm，更优选为10～20μm。在本发明中，可通过肉眼观测到纤维形成初始薄膜的变化，初始时由纤维形成的纺丝膜为乳白色，有空隙，经第一热压后，纺丝膜变完整透明，结晶度提高，不存在乳白色纤维，得到完整透明的初始薄膜。
得到初始薄膜后，本发明将所述初始薄膜依次进行层叠、第二热压和轧制，得到所述聚合物基压电薄膜。
在本发明中，所述层叠中初始薄膜的层叠数优选为3；即，本发明将3层所述初始薄膜层叠进行第二热压。在本发明中，所述第二热压的温度优选为200～350℃，更优选为220～330℃，再优选为250～300℃；压力优选为30～50MPa，更优选为35～45MPa，再优选为38～42MPa。本发明通过层叠和第二热压，提高薄膜的击穿性能。
在本发明中，所述轧制的温度优选为40～90℃，更优选为45～85℃，再优选为50～80℃；轧制速率优选为10～30rpm，更优选为15～25rpm，最优选为25rpm。在本发明中，所述轧制的设备优选为对辊轧机。本发明通过轧制工艺，提高薄膜密度，调整薄膜组织结构，进而有利于使聚合物基压电薄膜具有更为优异的压电性能。
在本发明中，所述轧制前薄膜厚度优选为20～80μm，更优选为30～70μm，再优选为40～60μm；所述轧制后的薄膜厚度优选为轧制前薄膜厚度的1/3～1/5，更优选为1/4～1/5。
本发明还提供了上述技术方案所述聚合物基压电薄膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的聚合物基压电薄膜在压电器件中的应用。
在本发明中，所述聚合物基压电薄膜优选用于柔性传感器、换能器和柔性纳米发电机。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的聚合物基压电薄膜及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。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
将1.4g的PVDF加入6g的DMF溶剂中，在65℃的磁力搅拌加热器中加热搅拌6h，得到聚偏氟乙烯溶液；
将0.0056g的Ti3C2纳米片加入6g的DMF溶剂中，超声分散，得到MXene溶液；
使用超声清洗机将所得聚偏氟乙烯溶液和MXene溶液超声混合1h，得到制备料；
将所得制备料注入注射器中，设置推速1.0mL/h，电压15kV，湿度控制在35％，注射器的针头与接收滚筒的距离为12cm，接收滚筒的转速为500rpm，得到纤维；将所得纤维在40MPa压力、300℃温度条件下进行第一热压，得到初始薄膜，初始薄膜的厚度为17μm；
将三层所得初始薄膜层叠到一起，在40MPa压力、300℃温度条件下进行第二热压，得到厚度为50μm的初级薄膜；将对辊轧机打开加热，设置温度为80℃，待温度稳定后将所得初级薄膜进行轧制处理，得到MXene质量分数为0.4％、厚度为20μm的聚合物基压电薄膜(记为0.4％-MXene/PVDF)。
在本发明中，所述MXene质量分数的计算原则简单标记为：MXene的质量/聚合物粉末的质量，例如此实施例中MXene质量分数为0.0056/1.4＝0.4％；以下实施例中MXene质量分数的计算规则与本实施例一致。
对MXene材料进行TEM测试，所得测试图见图1。由图1可见，MXene材料具有二维层状结构(MXene是由MAX相经HF刻蚀得到，先得到多层类类手风琴状的二维多层结构，然后进行分层处理，得到如图1所示的单层MXene)。
对所得聚合物基压电薄膜进行外观观察，观察照片见图2。由图2可见，添加了MXene后，本发明提供的聚合物基压电材料表现出良好的柔性，即与传统的通过添加陶瓷粒子来增大聚合物薄膜的压电性能的技术方案相比，传统添加陶瓷粒子的技术手段会降低聚合物薄膜的柔性，但本发明在添加了MXene后，所得聚合物基压电薄膜仍表现出良好的柔性。
对比例1
将1.4g的PVDF加入12g的DMF溶剂中，在65℃的磁力搅拌加热器中加热搅拌6h，得到聚偏氟乙烯溶液；
将所得聚偏氟乙烯溶液注入注射器中，设置推速1.0mL/h，电压15kV，湿度控制在35％，注射器的针头与接收滚筒的距离为12cm，接收滚筒的转速为500rpm，得到纤维；将所得纤维在40MPa压力、300℃温度条件下进行第一热压，得到初始薄膜；
将三层所得初始薄膜层叠到一起，在40MPa压力、300℃温度条件下进行第二热压，得到厚度为50μm的初级薄膜；将对辊轧机打开加热，设置温度为80℃，待温度稳定后将所得初级薄膜进行轧制处理，得到厚度为20μm的纯聚偏氟乙烯压电薄膜(记为pure PVDF)。
测试例1
将实施例1所得聚合物基压电薄膜和对比例1所得纯聚偏氟乙烯压电薄膜进行镀电极处理：将待测薄膜夹在具有直径为2mm孔洞的研磨板中，使用真空溅射仪进行镀电极，镀电极金属为金，得到带镀电极的压电薄膜。使用所得带镀电极的压电薄膜进行以下测试：
1、使用TF2000铁电测试系统，配备Trek10/10B-HS高压放大器，在10Hz的测试频率条件下，进行铁电测试，测试结果见图3。
由图3可见，添加了MXene后，本发明提供的聚合物基压电材料表现出优于纯PVDF的铁电性能，剩余极化强度(曲线与y轴交点称为剩余极化强度)显著增加，且略微降低薄膜的矫顽场(曲线与x轴交点称为矫顽场)，意味着在相同的电场下，添加MXene材料的薄膜要比纯PVDF薄膜的极化更为充分，侧面证实在压电d33测试中，本发明提供的聚合物基压电薄膜的优越性。
2、分别在40MV/m，60MV/m，80MV/m，100MV/m，120MV/m的电场下，50℃硅油中极化1h，然后使用准静态测量仪测试其压电常数d33，测试结果见表1，由表1绘制本发明实施例1制备得到的聚合物基压电薄膜与对比例1的纯聚偏氟乙烯压电薄膜在不同电场极化下的压电常数d33的变化趋势图，见图4。
表1实施例1及对比例1压电应变系数d33测试结果(pCN-1)
极化电场/(MV/m) 实施例1 对比例1
40 14 9
60 24 12
80 33 14.5
100 38 16
120 / 18
注：表1中“/”表示在该极化电场条件下，薄膜发生击穿。
由表1结合图4可见，在相同极化条件下，本发明提供的聚合物基压电薄膜相较纯PVDF薄膜，压电应变系数更高，表现出优异的压电性能。
实施例2
将1.6g的PVDF加入6g的DMF溶剂中，在65℃的磁力搅拌加热器中加热搅拌6h，得到聚偏氟乙烯溶液；
将0.0064g的Ti3C2纳米片加入6g的DMF溶剂中，超声分散，得到MXene溶液；
使用超声清洗机将所得聚偏氟乙烯溶液和MXene溶液超声混合1h，得到制备料；
将所得制备料注入注射器中，设置推速1.0mL/h，电压16kV，湿度控制在35％，注射器的针头与接收滚筒的距离为16cm，接收滚筒的转速为500rpm，得到纤维；将所得纤维在38MPa压力、250℃温度条件下进行第一热压，得到初始薄膜，初始薄膜的厚度为21μm；
将三层所得初始薄膜层叠到一起，在38MPa压力、250℃温度条件下进行第二热压，得到厚度为60μm的初级薄膜；将对辊轧机打开加热，设置温度为60℃，待温度稳定后将所得初级薄膜进行轧制处理，得到MXene质量分数为0.4％、厚度为20μm的聚合物基压电薄膜。
实施例3
将1.8g的PVDF加入5g的DMF溶剂中，在65℃的磁力搅拌加热器中加热搅拌6h，得到聚偏氟乙烯溶液；
将0.0054g的Ti3C2纳米片，加入5g的DMF溶剂中，超声分散，得到MXene溶液；
使用超声清洗机将所得聚偏氟乙烯溶液和MXene溶液超声混合1h，得到制备料；
将所得制备料注入注射器中，设置推速1.2mL/h，电压18kV，湿度控制在38％，注射器的针头与接收滚筒的距离为14cm，接收滚筒的转速为600rpm，得到纤维；将所得纤维在38MPa压力、300℃温度条件下进行第一热压，得到初始薄膜，初始薄膜的厚度为25μm；
将三层所得初始薄膜层叠到一起，在38MPa压力、300℃温度条件下进行第二热压，得到厚度为70μm的初级薄膜；将对辊轧机打开加热，设置温度为65℃，待温度稳定后将所得初级薄膜进行轧制处理，得到MXene质量分数为0.3％、厚度为24μm的聚合物基压电薄膜。
实施例4
将1.4g的PVDF-HFP加入6g的DMF溶剂中，在65℃的磁力搅拌加热器中加热搅拌6h，得到聚偏氟乙烯溶液；
将0.0056g的Ti4N3纳米片加入6g的DMF溶剂中，超声分散，得到MXene溶液；
使用超声清洗机将所得聚偏氟乙烯溶液和MXene溶液超声混合1h，得到制备料；
将所得制备料注入注射器中，设置推速1.2mL/h，电压16kV，湿度控制在35％，注射器的针头与接收滚筒的距离为14cm，接收滚筒的转速为600rpm，得到纤维；将所得纤维在40MPa压力、300℃温度条件下进行第一热压，得到初始薄膜，初始薄膜的厚度为14μm；
将三层所得初始薄膜层叠到一起，在38MPa压力、300℃温度条件下进行第二热压，得到厚度为41μm的初级薄膜；将对辊轧机打开加热，设置温度为65℃，待温度稳定后将所得初级薄膜进行轧制处理，得到MXene质量分数为0.4％、厚度为15μm的聚合物基压电薄膜。
实施例5
将1.6g的PVDF-HFP加入6g的DMF溶剂中，在65℃的磁力搅拌加热器中加热搅拌6h，得到聚偏氟乙烯溶液；
将0.0064g的Ti4N3纳米片加入6g的DMF溶剂中，超声分散，得到MXene溶液；
使用超声清洗机将所得聚偏氟乙烯溶液和MXene溶液超声混合1h，得到制备料；
将所得制备料注入注射器中，设置推速1.2mL/h，电压16kV，湿度控制在35％，注射器的针头与接收滚筒的距离为14cm，接收滚筒的转速为600rpm，得到纤维；将所得纤维在40MPa压力、300℃温度条件下进行第一热压，得到初始薄膜，初始薄膜的厚度为15μm；
将三层所得初始薄膜层叠到一起，在38MPa压力、300℃温度条件下进行第二热压，得到厚度为43μm的初级薄膜；将对辊轧机打开加热，设置温度为65℃，待温度稳定后将所得初级薄膜进行轧制处理，得到MXene质量分数为0.4％、厚度为14μm的聚合物基压电薄膜。
本发明提供了一种聚合物基压电薄膜，具有良好柔性，解决了传统PVDF材料压电性能不足的难题，与纯PVDF材料相比，本发明提供的聚合物基压电薄膜剩余极化强度显著增加，极化更为充分，表现出更为优异的铁电性能；与纯PVDF材料相比，本发明提供的聚合物基压电薄膜压电常数d33显著增高，表现出优异的压电性能；同时本发明提供的制备方法成本低、工艺简单，有利于大规模电极制备，具有良好的工业应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚合物基压电薄膜，其特征在于，包括聚合物和二维层状结构化合物；所述聚合物与二维层状结构化合物的质量比为100：(0.1～2)；
所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种或多种；
所述二维层状结构化合物的化学组成为Mn+1XnTy，其中n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为-O、-OH或-F官能团，X为碳元素或氮元素。
2.根据权利要求1所述的聚合物基压电薄膜，其特征在于，所述二维层状结构化合物包括Ti3C2、Ti2C和Ti4N3中的一种或多种。
3.权利要求1或2所述聚合物基压电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚合物与二维层状结构化合物混合，得到纺丝浆料；
将所述纺丝浆料依次进行静电纺丝和第一热压，得到初始薄膜；
将所述初始薄膜依次进行层叠、第二热压和轧制，得到所述聚合物基压电薄膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物以聚合物溶液的形式加入；所述聚合物溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述聚合物溶液中聚合物与溶剂的质量比为1：(2～10)。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二维层状结构化合物以二维层状结构化合物溶液的形式加入；所述二维层状结构化合物溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述二维层状结构化合物溶液中二维层状结构化合物与溶剂的质量比为1：(2000～10000)。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的条件包括：注射器的推速为0.5～1.5mL/h；所述纺丝中注射器与滚筒接收器的距离为10～18cm；所述纺丝中滚筒接收器的转速为400～800rpm。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一热压的温度为200～350℃，压力为30～50MPa。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述层叠中纤维膜的层叠数为3；
所述第二热压的温度为200～350℃，压力为30～50MPa。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述轧制的温度为40～90℃，轧制的转速为10～30rpm；轧制前薄膜的厚度为20～80μm；轧制后的薄膜厚度为轧制前薄膜厚度的1/3～1/5。
10.权利要求1或2所述聚合物基压电薄膜或权利要求3～9任一项所述制备方法制备得到的聚合物基压电薄膜在压电器件中的应用。
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