CN112038482A - 压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器 - Google Patents

压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器 Download PDF

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CN112038482A CN202010875781.4A CN202010875781A CN112038482A CN 112038482 A CN112038482 A CN 112038482A CN 202010875781 A CN202010875781 A CN 202010875781A CN 112038482 A CN112038482 A CN 112038482A
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Abstract

本发明涉及感应装置技术领域，具体公开了一种压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器。压电复合薄膜的制备方法包括：制备PZT纤维，并使PZT纤维结晶成相；将结晶成相的PZT纤维与压电聚合物按照质量比为1:10至1：20复合，并将PZT纤维和压电聚合物搅拌均匀并形成浆料；利用介电泳力将浆料制备成PZT纤维呈一致取向的压电块；对压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜。该压电复合薄膜具有一致取向的PZT纤维，该PZT纤维贯穿压电聚合物主体可与第一电极层以及第二电极层直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维，提高压电复合薄膜的压电性能。

Description

压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器
技术领域
本发明涉及感应装置技术领域，尤其涉及一种压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器。
背景技术
透明压电传感器的主要构成部分为透明压电复合薄膜。在压电复合薄膜材料中，1-3型压电复合薄膜可提高陶瓷相在复合体系的极化性能，该极化性能的提高可使得压电复合薄膜的压电性能得以提高，但大多数1-3型压电复合薄膜中的PZT(锆钛酸铅压电陶瓷)纤维取向无规则，难以对PZT纤维进行充分极化，压电复合薄膜的压电性能仍然比较低。
发明内容
本发明公开了一种压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器，本发明中的压电复合薄膜具有一致取向的PZT纤维，且该PZT纤维贯穿压电聚合物主体可与第一电极层以及第二电极层直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维，提高压电复合薄膜的压电性能。
为了实现上述目的，本发明实施例公开了一种压电复合薄膜的制备方法，包括：
制备PZT纤维，并使所述PZT纤维结晶成相；
将结晶成相的所述PZT纤维与压电聚合物按照质量比为1:10至1：20复合，并将所述PZT纤维和所述压电聚合物搅拌均匀并形成浆料；
利用介电泳力将所述浆料制备成所述PZT纤维呈一致取向的压电块；
对所述压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜。
本发明中的压电复合薄膜具有一致取向的至少两段PZT纤维，且该PZT纤维贯穿压电聚合物主体可与第一电极层以及第二电极层直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维，提高压电复合薄膜的压电性能。此外，本发明中的至少两段PZT纤维分散在压电聚合物主体中，运动自由度大，可以发生相对运动而不断裂和脱落，因此，本发明中的压电复合薄膜具有较高的可绕性。本发明中的一致取向的PZT纤维对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述制备PZT纤维，并使所述PZT纤维结晶成相的步骤包括：
制备内径为300nm-800nm、长度为2μm-6μm的PZT纤维；
将所述PZT纤维放入加热炉中，利用所述加热炉以600℃-800℃的温度对所述PZT纤维加热3h-6h，使所述PZT纤维结晶成相，避免PZT纤维与压电聚合物混合的过程中被搅拌打散或者被搅拌变形，保证PZT纤维的结构完整性。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述压电聚合物通过质量分数为10％-20％的PVDF、PVDF-TRFE或PVDF-CTFE-TRFE分散于DMF中形成，便于制备形成具有可饶性的压电复合薄膜。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述PZT纤维和所述压电聚合物通过磁力搅拌均匀并形成浆料，能够提高PZT限位和压电聚合物的混合速度，缩短混合时间。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述利用介电泳力将所述浆料制备成PZT纤维呈一致取向的压电块的步骤包括：
利用第一导电薄膜制备得到第一电极；
在所述第一导电薄膜上制作成型槽并将所述浆料倒入所述成型槽内；
将所述成型槽内的所述浆料刮平并于室温下静置15min-25min得到所述压电块；
利用第二导电薄膜在所述压电块背离所述第一电极的一侧制备得到第二电极；
将所述第一电极与所述第二电极与电压为50v-300v、频率为50HZ的交流电连通，以使所述压电块中的所述PZT纤维排列一致；
待所述压电块内的所述PZT纤维排列至一致取向后，所述第一电极和所述第二电极断电。
本发明通过介电泳力使PZT纤维在压电聚合物中呈一致取向，一致取向PZT纤维贯穿压电聚合物，可以使PZT纤维完全极化，提高压电复合薄膜及压电传感器的压电性能、透光性能、可饶性，从侧面观察压电传感器时，一致排列取向的PZT纤维对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述待所述压电块内的所述PZT纤维排列至一致取向后，所述第一电极和所述第二电极断电之后，所述制备方法还包，将所述压电块在50℃-100℃下烘烤2h-10h以使所述压电块固化，便于对压电块进行极化。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述成型槽利用胶带在所述第一导电薄膜上贴敷围设形成，结构简单，便于拆除。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜采用PEDOT:PSS或者ITO制备而成，导电率高，透明度好。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述对所述压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜的步骤包括：
将贴附有所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的所述压电块放入硅油中，油浴加热至90℃-110℃；
在所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜两端加300V-1000v的直流电压，并保持3.5h-4.5h后停止加热，然后对所述压电块进行自然降温，直至所述压电块的温度下降至70℃时，撤去所述直流电压，完成所述压电块的极化，操作简单，极化程度高。
作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述在所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜两端加300V-1000v的直流电压的步骤包括：对通过所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的电流进行检测，判断通过所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的电流是否大于20uA，如果是，则停止加压，待通过所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的电流低于10uA后再继续升压，依次循环直至所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜两端的电压达到300V-1000v，便于对压电复合薄膜进行保护。
另一方面，本发明还公开了一种压电复合薄膜，其特征在于，所述压电复合薄膜采用上述的压电复合薄膜的制备方法制备而成，所述压电复合薄膜包括：
压电聚合物主体，所述压电聚合物主体包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；
至少两段PZT纤维，所述PZT纤维分布于所述压电聚合物主体，至少两段所述PZT纤维的取向一致，所述PZT纤维从所述第一表面延伸至所述第二表面；
第一电极层，所述第一电极层铺设于所述第一表面并与所述PZT纤维接触；
第二电极层，所述第二电极层铺设于所述第二表面并与所述PZT纤维接触。
本发明中的压电复合薄膜具有一致取向的至少两段PZT纤维，且该PZT纤维贯穿压电聚合物主体可与第一电极层以及第二电极层直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维，提高压电复合薄膜的压电性能。此外，本发明中的至少两段PZT纤维分散在压电聚合物主体中，运动自由度大，可以发生相对运动而不断裂和脱落，因此，本发明中的压电复合薄膜具有较高的可绕性。本发明中的一致取向的PZT纤维对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
第三方面，本发明还公开了一种压电传感器，所述压电传感器采用上述的压电复合薄膜制备而成。
与现有技术相比，本发明的一种压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器至少具有以下有益效果：
(1)PZT纤维在压电聚合物中呈一致取向排列，PZT纤维贯穿压电薄膜可与电极材料直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维，提高压电复合薄膜的压电性能。
(2)一致排列取向的PZT对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
(3)PZT纤维均匀分散在压电聚合物中，运动方向自由度大，可以发生相对运动而不断裂和脱落，因此该压电复合薄膜具有可绕性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一公开的压电复合薄膜的叠层结构示意图；
图2是本发明的实施例三公开的压电复合薄膜的制备方法的流程图；
图3是本发明的实施例三公开的制备PZT纤维，并使所述PZT纤维结晶成相的步骤的流程图；
图4是本发明的实施例三公开的利用介电泳力将所述浆料制备成PZT纤维呈一致取向的压电块的步骤的流程图；
图5是本发明实施例三公开的成型槽设置于第一导电薄膜上时的俯视图图；
图6是图5的剖视图；
图7是本发明实施例三公开的压电块中PZT纤维取向不一致时的示意图；
图8是本发明实施例三公开的利用介电泳力将所述浆料制备成PZT纤维呈一致取向的压电块时的示意图；
图9是本发明的实施例三公开的对所述压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜的步骤的流程图。
图标：10、PZT纤维；20、压电聚合物主体；21、第一表面；22、第二表面；30、第一电极层；40、第二电极层；90、成型槽；50、胶带；60、第一导电薄膜；70、第二导电薄膜。
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。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
以下将结合附图进行详细描述。
实施例一
请参阅图1所示，图1是本发明的压电复合薄膜的叠层结构示意图。具体来说，本发明的压电复合薄膜包括压电聚合物主体20、PZT纤维10、第一电极层30以及第二电极层40。
其中，压电聚合物主体20包括第一表面21和与第一表面21相对的第二表面22；PZT纤维10至少为两段，该PZT纤维10分布于压电聚合物主体20，且上述的至少两段PZT纤维10的取向一致，且每一段PZT纤维10从第一表面21延伸至第二表面22；第一电极层30铺设于第一表面并与PZT纤维10接触；第二电极层40铺设于第二表面并与PZT纤维10接触。
本实施例中的压电复合薄膜具有一致取向的至少两段PZT纤维10，且该PZT纤维10贯穿压电聚合物主体20可与第一电极层30以及第二电极层40直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维10，提高压电复合薄膜的压电性能。此外，本实施例中的至少两段PZT纤维10分散在压电聚合物主体20中，运动自由度大，可以发生相对运动而不断裂和脱落，因此，本实施例中的压电复合薄膜具有较高的可绕性。本实施例中的一致取向的PZT纤维10对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
进一步地，本实施例中的压电聚合物主体20由质量分数为10％-20％的PVDF、PVDF-TRFE(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)或PVDF-CTFE-TRFE(偏二氟乙烯、三氟氯乙烯和三氟乙烯的共聚物)分散于DMF中形成。
其中，PVDF、PVDF-TRFE(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)或PVDF-CTFE-TRFE(偏二氟乙烯、三氟氯乙烯和三氟乙烯的共聚物)兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是一种外观为半透明或白色粉体或颗粒，便于制备形成具有可饶性的压电复合薄膜。DMF(N，N-二甲基甲酰胺)既是一种用途极广的化工原料，也是一种用途很广的优良的溶剂，能够对PVDF、PVDF-TRFE(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)或PVDF-CTFE-TRFE(偏二氟乙烯、三氟氯乙烯和三氟乙烯的共聚物)进行充分溶解，使PZT纤维10能够与PVDF、PVDF-TRFE(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)或PVDF-CTFE-TRFE(偏二氟乙烯、三氟氯乙烯和三氟乙烯的共聚物)进行充分混合。
进一步地，本实施例中的PZT纤维10呈圆柱体，该圆柱体的内径为300nm-800nm，例如300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或者800nm等；长度为2μm-6μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm等，可以理解的是，这里的长度是指圆柱体从压电聚合物主体20的第一表面21至第二表面22方向上的长度。本实施例将PZT纤维10的内径设置为300nm-800nm，长度设置为2μm-6μm，在此范围内，既能够避免将PZT纤维10设置得过细而造成的机械应力差的问题，又能够避免将PZT纤维10设置得过粗而影响压电复合薄膜中PZT纤维10的上限的问题，能够提高压电复合薄膜的强度和稳定性。
示例性地，本实施例中的第一电极层30和第二电极层40为PEDOT:PSS或ITO。具体来说，PEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)，PEDOT:PSS导电率很高，且具有透明属性。ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡，ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，通常有两个性能指标:电阻率和透光率。
本发明的压电复合薄膜具有一致取向的至少两段PZT纤维10，且该PZT纤维10贯穿压电聚合物主体20可与第一电极层30以及第二电极层40直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维10，提高压电复合薄膜的压电性能。此外，本发明中的至少两段PZT纤维10分散在压电聚合物主体20中，运动自由度大，可以发生相对运动而不断裂和脱落，因此，本发明中的压电复合薄膜具有较高的可绕性。本发明中的一致取向的PZT纤维10对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
实施例二
根据本发明的实施例，提供了一种压电传感，本实施例中的压电传感器采用实施例一中的压电复合薄膜制备而成。
实施例三
参见图2所示，图2是本发明的压电复合薄膜的制备方法的流程图。该压电复合薄膜的制备方法用于制备实施例一或者实施例二中的所述的压电复合薄膜。
具体地，本实施例中的压电复合薄膜的制备方法包括如下步骤：
301：制备PZT纤维10，并使PZT纤维10结晶成相。参见图3所示，该步骤的具体操作过程如下：
3011：制备内径为300nm-800nm、长度为2μm-6μm的PZT纤维10。
本实施例中利用静电纺丝法来制备PZT纤维10，该静电纺丝法是高分子流体静电雾化的特殊形式，雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，可以运行相当长的距离，这种方式可以生产出纳米级直径的PZT纤维10。在本发明的其他实施例中，还可以通过挤出成型法来制备PZT纤维10，挤出成型法可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化、连续化生产出PZT纤维10。在本发明的另一种实施例中，还可以通过缩合水浴法来制备PZT纤维10。
具体地，本实施例中的PZT纤维10的内径为300nm-800nm，例如300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或者800nm等，长度为2μm-6μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm或者6μm等。本实施例将PZT纤维10的内径设置为300nm-800nm，在此范围内，既能够避免将PZT纤维10设置得过细而造成的机械应力差的问题，又能够避免将PZT纤维10设置得过粗而影响复合薄膜中PZT纤维10的上限的问题。将PZT纤维10的长度设置为2μm-6μm，能够很好地在压电聚合物中均匀分散，保证制备得到的压电复合薄膜的强度和稳定性。
3012：将PZT纤维10放入加热炉中，利用加热炉以600℃-800℃的温度对PZT纤维10加热3h-6h，使PZT纤维10结晶成相。
本实施例中利用加热炉以600℃-800℃的温度对PZT纤维10加热3h-6h，最终使PZT纤维10结晶成相，避免PZT纤维10与压电聚合物混合的过程中被搅拌打散或者被搅拌变形，保证PZT纤维10的结构完整性。本实施中的加热炉的加热温度例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃、800℃等。PZT纤维10的加热时间例如可以是3h、4h、5h、6h等。示例性地，本实施例中的加热炉为马弗炉。
302：将结晶成相的PZT纤维10与压电聚合物按照质量比为1:10至1：20复合，并将PZT纤维10和压电聚合物搅拌均匀并形成浆料。
具体地，本实施例中的PZT纤维10与压电聚合物的质量比例如可以是1：10、1:12、1:14、1:16、1:18、1:20等。PZT纤维10与压电聚合物的质量比在为1:10至1：20的范围内既满足成膜的最低要求，同时又避免了压电聚合物过多所导致的流动性问题，同时兼顾了混合液的成膜性和流动性，易于生产制造。
将PZT纤维10和压电聚合物混合的过程中，利用磁力搅拌的方式将PZT纤维10和压电聚合物搅拌均匀并形成浆料。混合PZT纤维10和压电聚合物的过程中，可以利用磁力搅拌器来混合，磁力搅拌器是利用磁场的同性相斥、异性相吸的原理，使用磁场推动放置在容器中带磁性的搅拌子进行圆周运转，从而达到搅拌液体的目的。磁力搅拌器不仅能够使PZT纤维10和压电聚合物进行搅拌，还能够在搅拌混合的过程进行加热，提高两者的混合速度，缩短混合时间。
进一步地，本实施例中的压电聚合物通过质量分数为10％-20％为PVDF、PVDF-TRFE(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)或PVDF-CTFE-TRFE(偏二氟乙烯、三氟氯乙烯和三氟乙烯的共聚物)分散于DMF中形成，便于制备形成具有可饶性的压电复合薄膜。
303：利用介电泳力将浆料制备成PZT纤维10呈一致取向的压电块。参见图4至图8所示，该步骤的具体操作如下：
3031：利用第一导电薄膜60制备得到第一电极。
3032：在第一导电薄膜60上制作成型槽90并将浆料倒入成型槽90内。
在该步骤中，成型槽90利用胶带50在第一导电薄膜60上贴敷围设形成，具体地，将第一导电薄膜60清洁后，根据所需薄膜形状和厚度贴敷多层40μm-60μm厚的高温胶带40形成成型槽90，胶带40的厚度例如可以是40μm、45μm、50μm、55μm以及60μm等。
3033：将成型槽90内的浆料刮平并于室温下静置15min-25min得到压电块，例如15min、17min、19min、21min、23min以及25min。可以理解的是，此处的室温为20℃-25℃。
3034：利用第二导电薄膜70在压电块背离第一电极的一侧制备得到第二电极。
3035：将第一电极和第二电极与电压为50v-300v、频率为50HZ的交流电连通，以使所述压电块中的PZT纤维20排列一致。具体地，将第一电极和第二电极与电压为50v-300v、频率为50HZ的交流电源80通过导线连接起来，结构简单，便于使压电块中的PZT纤维20排列一致。
3036：待压电块内的PZT纤维10排列至一致取向后，所述第一电极和所述第二电极断电。
3037：将压电块在50℃-100℃下烘烤2h-10h以使压电块固化。压电块的烘烤温度例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃以及100℃，压电块的烘烤时间例如可以是2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h以及10h。
304：对压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜。参见图9所示，该步骤的具体操作如下：
3041：将贴附有第一导电薄膜60和第二导电薄膜70的压电块放入硅油中，油浴加热至90℃-110℃，例如90℃、95℃、100℃、105℃以及110℃。
具体地，本实施例中的第一导电薄膜60和第二导电薄膜70采用PEDOT:PSS膜或者ITO膜制备而成。
3042：在第一导电薄膜60和第二导电薄膜70两端加300V-1000v的直流电压，并保持3.5h-4.5h，例如3.5h、5h以及4.5h后停止加热，然后对压电块进行自然降温，直至压电块的温度下降至70℃时，撤去直流电压，完成压电块的极化。
在该步骤中，对通过第一导电薄膜60和第二导电薄膜70的电流进行检测，判断通过第一导电薄膜60和第二导电薄膜70的电流是否大于20uA，如果是，则停止加压，待通过第一导电薄膜60和第二导电薄膜70的电流低于10uA后再继续升压，依次循环直至第一导电薄膜60和第二导电薄膜70两端的电压达到300V-1000v。通过该方式，能够对压电复合薄膜进行保护，防止穿过压电复合薄膜的电流过大而将压电复合薄膜击穿。
本实施例中的第一导电薄膜60和第二导电薄膜70两端的电压例如可以是300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V以及1000V。
本发明通过介电泳力使PZT纤维在压电聚合物中呈一致取向，一致取向PZT纤维贯穿压电聚合物，可以使PZT纤维完全极化，提高压电复合薄膜及压电传感器的压电性能、透光性能、可饶性，从侧面观察压电传感器时，一致排列取向的PZT纤维对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。也就是说，通过本发明的压电复合薄膜的制备方法制备得到的压电复合薄膜具有以下优点：
(1)PZT纤维在压电聚合物中呈一致取向排列，PZT纤维贯穿压电薄膜可与电极材料直接接触，可最大程度极化压电复合薄膜中的PZT纤维，提高压电复合薄膜的压电性能。
(2)一致排列取向的PZT对光具有一定的遮挡作用，还可起到防窥作用，可应用于集成指纹识别及防窥于一体的触控领域。
(3)PZT纤维均匀分散在压电聚合物中，运动方向自由度大，可以发生相对运动而不断裂和脱落，因此该压电复合薄膜具有可绕性。
以上对本发明实施例公开的一种压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的一种压电复合薄膜及其制备方法、以及压电传感器及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
制备PZT纤维，并使所述PZT纤维结晶成相；
将结晶成相的所述PZT纤维与压电聚合物按照质量比为1:10至1：20复合，并将所述PZT纤维和所述压电聚合物搅拌均匀并形成浆料；
利用介电泳力将所述浆料制备成所述PZT纤维呈一致取向的压电块；
对所述压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备PZT纤维，并使所述PZT纤维结晶成相的步骤包括：
制备内径为300nm-800nm、长度为2μm-6μm的PZT纤维；
将所述PZT纤维放入加热炉中，利用所述加热炉以600℃-800℃的温度对所述PZT纤维加热3h-6h，使所述PZT纤维结晶成相。
3.根据权利要求1所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述压电聚合物通过质量分数为10％-20％的PVDF、PVDF-TRFE或PVDF-CTFE-TRFE分散于DMF中形成。
4.根据权利要求1所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述PZT纤维和所述压电聚合物通过磁力搅拌均匀并形成浆料。
5.根据权利要求1所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述利用介电泳力将所述浆料制备成PZT纤维呈一致取向的压电块的步骤包括：
利用第一导电薄膜制备得到第一电极；
在所述第一导电薄膜上制作成型槽并将所述浆料倒入所述成型槽内；
将所述成型槽内的所述浆料刮平并于室温下静置15min-25min得到所述压电块；
利用第二导电薄膜在所述压电块背离所述第一电极的一侧制备得到第二电极；
将所述第一电极和所述第二电极与电压为50v-300v、频率为50HZ的交流电连通，以使所述压电块中的所述PZT纤维排列一致；
待所述压电块内的所述PZT纤维排列至一致取向后，所述第一电极和所述第二电极断电。
6.根据权利要求5所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述待所述压电块内的所述PZT纤维排列至一致取向后，所述第一电极和所述第二电极断电之后，所述制备方法还包括；
将所述压电块在50℃-100℃下烘烤2h-10h以使所述压电块固化。
7.根据权利要求5所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述成型槽利用胶带在所述第一导电薄膜上贴敷围设形成。
8.根据权利要求5所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜采用PEDOT:PSS或者ITO制备而成。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述对所述压电块进行极化以制备得到压电复合薄膜的步骤包括：
将贴附有所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的所述压电块放入硅油中，油浴加热至90℃-110℃；
在所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜两端加300V-1000v的直流电压，并保持3.5h-4.5h后停止加热，然后对所述压电块进行自然降温，直至所述压电块的温度下降至70℃时，撤去所述直流电压，完成所述压电块的极化。
10.根据权利要求9所述的压电复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述在所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜两端加300V-1000v的直流电压的步骤包括：
对通过所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的电流进行检测；
判断通过所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的电流是否大于20uA，如果是，则停止加压，待通过所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜的电流低于10uA后再继续升压，依次循环直至所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜两端的电压达到300V-1000v。
11.一种压电复合薄膜，其特征在于，所述压电复合薄膜采用权利要求1至10中任一项所述的压电复合薄膜的制备方法制备而成，所述压电复合薄膜包括：
压电聚合物主体，所述压电聚合物主体包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；
至少两段PZT纤维，所述PZT纤维分布于所述压电聚合物主体，至少两段所述PZT纤维的取向一致，所述PZT纤维从所述第一表面延伸至所述第二表面；
第一电极层，所述第一电极层铺设于所述第一表面并与所述PZT纤维接触；
第二电极层，所述第二电极层铺设于所述第二表面并与所述PZT纤维接触。
12.一种压电传感器，其特征在于，所述压电传感器采用权利要求11所述的压电复合薄膜制备而成。
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