CN115975253B - 可拉伸压电薄膜和超声换能器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可拉伸压电薄膜和超声换能器。其中，可拉伸压电薄膜，包括多孔纤维素基聚合物以及负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的压电活性物质，压电活性物质包括有机压电相，多孔纤维素基聚合物与有机压电相以氢键结合。可拉伸压电薄膜可同时具备优异的可拉伸、压电性能以及声阻抗较低的特点，使其可直接用于超声换能器的制备，无需弹性基底，且制备的超声换能器具有优异的可拉伸性能、压电性能以及低声阻抗的特点，在应用于超声成像中，能够自适应弯曲、不规则或复杂形状的待测对象的表面轮廓，以提高超声换能器到待测对象的界面的距离一致性，进而减少声能反射和波形失真等情况，最终得到较为准确、质量较高的超声成像结果。

Description

可拉伸压电薄膜和超声换能器

技术领域

本发明涉及压电材料技术领域，特别是涉及可拉伸压电薄膜和超声换能器。

背景技术

超声换能器因其非侵入性、高准确性、高灵敏度和强实时穿透能力等优点，目前已被广泛应用于待测对象内部缺陷、损伤的可视化，用于无损检测、结构健康监测和医疗诊断等多个超声成像领域。然而，大多数超声换能器均采用刚性压电材料及刚性电极，此类以刚性压电材料和刚性电极制备而成的刚性超声换能器无法与弯曲、不规则或复杂形状的待测对象的表面轮廓（如容器/管道、人体头骨、风力涡轮机叶片和飞机结构）完全符合，即超声换能器到待测对象的界面的距离一致性较差，最终会导致在这些界面上产生的气隙或接触不良会导致巨大的声能反射和波形失真，从而产生不可靠的结果。

为了提高超声换能器到不规则待测对象轮廓距离的一致性，市场上出现了可拉伸超声换能器。然而，传统的可拉伸超声换能器大多基于不可拉伸的压电材料和电极材料制备，然后通过对其机械结构进行设计，如设计为褶皱状、弹簧状、螺旋状等，来实现超声换能器的可拉伸性能。即基于褶皱辅助和弹簧以及螺旋状预应力而实现超声换能器的可拉伸。但是，这种实现可拉伸的方式，使得超声换能器在经历多次拉伸变形后容易出现死折而导致超声换能器性能衰减的问题。同时，由于采用不可拉伸的压电材料和电极材料制备，使得整个超声换能器在经历多次拉伸变形后，使其内部的结构出现坍塌的问题，进而影响整个超声换能器的性能。

虽然市场上出现了一些具有柔性的压电材料应用于超声换能器的制备，但传统的压电材料仍存在拉伸性能较差、压电性能差的问题，使其制备的超声换能器仍存在拉伸性能以及压电性能差的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可拉伸压电薄膜和超声换能器，所述可拉伸压电薄膜可同时具备优异的可拉伸性、压电性能以及声阻抗较低的特点，使其可直接用于超声换能器的制备，无需弹性基底，且制备的超声换能器具有优异的可拉伸性能、压电性能以及低声阻抗的特点。

一种可拉伸压电薄膜，所述可拉伸压电薄膜包括多孔纤维素基聚合物以及负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的压电活性物质，所述压电活性物质包括有机压电相，所述多孔纤维素基聚合物与所述有机压电相以氢键结合。

在其中一个实施例中，所述多孔纤维素基聚合物在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为15%-50%，所述压电活性物质在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为50%-85%。

在其中一个实施例中，所述压电活性物质还包括复合压电相和导电相，其中，所述复合压电相为导电颗粒与非透明无机压电相颗粒之间形成的化学异质结，所述复合压电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为20%-50%，所述有机压电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为25%-60%，所述导电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为0.05%-10%，所述多孔纤维素基聚合物在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为15%-50%。

在其中一个实施例中，所述多孔纤维素基聚合物的孔径选自35μm-105μm，相邻孔之间的距离选自40μm-65μm。

在其中一个实施例中，所述多孔纤维素基聚合物的孔径选自20nm-35nm，相邻孔之间的距离选自5nm-15nm。

在其中一个实施例中，所述有机压电相选自PVDF、P(VDF-TrFE)、PVDF-HFP中的至少一种。

一种超声换能器，所述超声换能器包括如上述所述的可拉伸压电薄膜以及复合于所述可拉伸压电薄膜两个相对表面上的可拉伸电极，且每个所述可拉伸电极均设置有极耳。

在其中一个实施例中，所述可拉伸电极包括多孔纤维素基聚合物和负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的复合导电物质。

在其中一个实施例中，所述复合导电物质包括无机导电材料和有机导电材料，所述复合导电物质包括无机导电材料和有机导电材料，所述无机导电材料负载于所述有机导电材料上，其中，所述无机导电材料在所述可拉伸电极中的质量分数为8%-15%。

在其中一个实施例中，所述无机导电材料选自银纳米颗粒、铜纳米颗粒，羟基化或羧基化的碳纳米管、MXene、氧化石墨烯中的至少一种；

及/或，所述有机导电材料选自聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐、聚吡咯中的至少一种。

本发明中，第一、通过以多孔纤维素基聚合物作为可拉伸压电薄膜整体的弹性骨架，其孔隙用于压电活性物质（有机压电相）的填充以及负载，从而提高了可拉伸压电薄膜整体的拉伸性能。第二、所述多孔纤维素基聚合物与所述有机压电相以氢键结合，一方面，可提高有机压电相的取向排列提高结晶度，从而可显著提高压电薄膜的压电性能，从而使得可拉伸压电薄膜具有优异的压电性能；另一方面，可提高有机压电相与多孔纤维素基聚合物之间的结合强度，进而提高可拉伸压电薄膜的结构强度，提高可拉伸压电薄膜的弹性寿命。第三、由于有机压电相和多孔纤维素基聚合物的结合使得可拉伸压电薄膜整体含有大量的聚合物，从而使其具有低声阻抗的特点。

因此，本发明的可拉伸压电薄膜可同时具备优异的可拉伸性、压电性能以及低声阻抗的特点，使其可直接用于超声换能器的制备，无需弹性基底，且制备的超声换能器具有优异的可拉伸性、压电性能以及低声阻抗的特点。

附图说明

图1为本发明实施例2的可拉伸压电薄膜在不同拉伸次数下的压电应变常数保持率，其中拉伸比率为250%；

图2为本发明实施例2的可拉伸压电薄膜在不同拉伸次数下的机电耦合保持率，其中拉伸比率为250%；

图3为本发明实施例2的可拉伸压电薄膜与对比例2、对比例4的可拉伸压电薄膜在不同拉伸率下的压电应变常数保持率；

图4为本发明实施例10的可拉伸电极在不同拉伸次数下的电阻的保持率，其中拉伸比率为250%；

图5为本发明实施例13的超声换能器与对比例7-9的可拉伸超声换能器在不同拉伸次数下的信号振幅率-峰值响应保持率，其中拉伸比率为200%。

具体实施方式

以下将对本发明提供的可拉伸压电薄膜、超声换能器及其制备方法作进一步说明。

本发明提供一种可拉伸压电薄膜，所述可拉伸压电薄膜包括多孔纤维素基聚合物以及负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的压电活性物质，所述压电活性物质包括有机压电相，所述多孔纤维素基聚合物与所述有机压电相以氢键结合。

多孔纤维素基聚合物本身具有可拉伸的多孔结构，使其具有优异的弹性形变能力，因而，本发明以多孔纤维素基聚合物作为可拉伸压电薄整体的弹性骨架，其多孔结构用于有机压电相的填充以及负载，使得本发明的可拉伸压电薄膜具有优异可拉伸性能；且多孔纤维素基聚合物本身具有多活性的官能团结构（如羟基结构、羧基结构等），使其与有机压电相以氢键结合，一方面，可提高有机压电相的取向排列提高结晶度，可显著提高压电薄膜的压电性能，从而使得可拉伸压电薄膜具有优异的压电性能；另一方面，可提高有机压电相与多孔纤维素基聚合物之间的结合强度，进而提高可拉伸压电薄膜的结构强度，提高可拉伸压电薄膜的弹性寿命。

此外，由于有机压电相和多孔纤维素基聚合物的结合使得可拉伸压电薄膜整体含有大量的聚合物，从而使其具有低声阻抗的特点。因而，本发明的可拉伸压电薄膜可同时具备优异的可拉伸性、压电性能以及低声阻抗的特点，使其可直接用于超声换能器的制备，无需弹性基底，且制备的超声换能器具有优异的可拉伸性、压电性能以及低声阻抗的特点。

在一实施方式中，所述多孔纤维素基聚合物在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为15%-50%，所述压电活性物质在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为50%-85%。如此设置，可以更好的提高可拉伸压电薄膜的可拉伸性能、压电性能以及低声阻抗的效果。

为了提高可拉伸压电薄膜的机电耦合常数以及使其具有更好的压电性能，优选的，所述压电活性物质还包括复合压电相和导电相，其中，所述复合压电相为导电颗粒与非透明无机压电相颗粒之间形成的化学异质结，所述复合压电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为20%-50%，所述有机压电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为25%-60%，所述导电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为0.05%-10%，所述多孔纤维素基聚合物在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为15%-50%。

本发明中，所述复合压电相为导电颗粒与非透明无机压电相颗粒之间形成的化学异质结，该化学异质结可在非透明无机压电相颗粒和有机压电相之间建立较强的电耦合，以提高施加于可拉伸压电薄膜中非透明无机压电相的分散单元上的电压分布，从而大幅度提高无机压电相在可拉伸压电薄膜中的极化程度。

同时，所述导电相具有优异的导电性能，可提高可拉伸压电薄膜中聚合物部分的导电性，以降低其所需要的极化电压，进而提高其极化程度。因而，由所述复合压电相、有机压电相和导电相构成的压电活性物质，可以从整体上降低可拉伸压电薄膜所需的极化电压，提高可拉伸压电薄膜的极化程度，从而提高可拉伸压电薄膜的压电性能和机电耦合性能。因此，含有复合压电相和导电相的压电活性物质，可以提高可拉伸压电薄膜的机电耦合常数以及使其具有更好的压电性能。

考虑到多孔纤维素基聚合物的孔径以及相邻孔之间的距离对于可拉伸压电薄膜弹性性能以及结构强度的影响以及复合压电相、有机压电相和导电相各组分在可拉伸压电薄膜孔隙中的分散效果，本发明优选的，所述多孔纤维基聚合物的孔径为35μm-105μm，相邻孔径之间的距离为40μm-65μm。如此设置，不仅可以在进一步提高多孔纤维基聚合物作为可拉伸压电薄膜弹性骨架的拉伸弹性效果的同时，保证可拉伸压电薄膜整体的结构强度，且可使得复合压电相、有机压电相和导电相各组分能够更加均匀的分散于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中，进一步提高可拉伸压电薄膜整体的极化程度，进而提高可拉伸压电薄膜整体的压电性能和机电耦合性能。

当多孔纤维素基聚合物内仅负载和填充有机压电相时，考虑到多孔纤维素基聚合物的结构强度以及可拉伸强度，优选的，所述多孔纤维素基聚合物的孔径选自20nm-35nm，相邻孔之间的距离选自5nm-15nm。如此设置，可以使得有机压电相可以以更小的分散单元、较为均匀、密集的分散于多孔纤维素基聚合物的孔隙中，可显著提高压电性能，且使得多孔纤维素基聚合物具有更好的结构强度以及更优异的可拉伸强度，进而提高可拉伸压电薄膜中的可拉伸性能以及弹性寿命。

在一种实施方式中，所述有机压电相选自PVDF（聚偏二氟乙烯）、P(VDF-TrFE)（聚偏氟乙烯和三氟乙烯共聚物）、PVDF-HFP（聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物）中的至少一种。如此设置，一方面，PVDF、P(VDF-TrFE)或者PVDF-HFP中的氟原子可以与多孔纤维素基聚合物上的活性官能团结构结合，尤其是羟基结构，形成氢键，从而更好的引导有机压电相的取向排列，提高其结晶强度，进而提高可拉伸压电薄膜的压电性能；另一方面，可进一步增加可拉伸压电薄膜中的聚合物的含量，进一步降低可拉伸压电薄膜的声阻抗，使其可以更好的与人体组织相匹配。

在一实施方式中，所述导电相选自纳米银颗粒、纳米铜颗粒、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。如此设置，可提高可拉伸压电薄膜中聚合物部分的导电性，以降低其所需要的极化电压，进而提高其极化程度，从而提高可拉伸压电薄膜的压电性能以及机电耦合性能。

在一实施方式中，所述导电颗粒与所述非透明无机压电相颗粒之间通过氧化还原反应形成的化学异质结，其中，所述导电颗粒的物质量为所述复合压电相的物质的量的3%-10%。

优选的，所述化学异质结中所述导电颗粒选自银纳米颗粒或者铜纳米颗粒，所述非透明无机压电相颗粒选自PZT（锆钛酸铅）、PMN(铌镁锆钛酸铅)、PMN-PT（铌镁酸铅-钛酸铅）、PLZT（锆钛酸铅镧陶瓷）中的至少一种。

在一实施方式中，所述可拉伸压电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、提供多孔纤维素基聚合物和复合压电相；

S2、将有机压电相溶解于有机溶剂中，得到混合溶液；

S3、将导电相以零维的方式分散于所述混合溶液中，混合均匀后，得到第一复合溶液；

S4、将所述复合压电相以零维的方式分散于所述第一复合溶液中，混合均匀后，得到第二复合溶液；

S5、将第二复合溶液注入或匀胶涂覆于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中，然后经热压、固化，得到所述可拉伸压电薄膜。

在一实施方式中，步骤S1中，所述复合压电相的制备方法，包括以下步骤：

S11a、将非透明无机压电相颗粒加入到金属硝酸盐水溶液中，得到第一混合溶液，其中，所述金属硝酸盐水溶液的浓度选自0.005mol/L-8mol/L，金属硝酸盐水溶液选自AgNO₃、Cu(NO₃)₂中的至少一种。

S12a、向第一混合溶液中加入水合肼溶液进行氧化还原反应，得到含有所述复合压电相的混合溶液，其中所述水合肼溶液与金属硝酸盐水溶液的质量比选自1:0.5-1:1.8。优选的，所述水合肼溶液的浓度为质量分数88%的水合肼的水溶液。

S13a、将含有所述复合压电相的混合溶液经离心，洗涤，于氮气氛围下烘干，得到所述复合压电相。

应予说明的是，步骤S11a中，所述AgNO₃水溶液为所述导电颗粒与所述非透明无机压电相颗粒之间形成的化学异质结中导电颗粒的前驱体水溶液。

在一实施方式中，步骤S1中，所述多孔纤维素基聚合物的制备方法，包括以下步骤：

S11b、将羟乙基纤维素、尿素、葡萄糖分散于溶剂中，于300rpm-450rpm、40℃-60℃下搅拌80min-100min，得到含有纤维素基聚合物的混合溶液；

S12b、将含有纤维素基聚合物的混合溶液于转速为11000rpm-13000rpm下，离心5min-10min，以排出气泡，接着于60℃-80℃温度下，干燥12h-18h，然后置于湿度为40%-55%的环境中2.5h-3.5h，使所述纤维素基聚合物薄膜从环境中吸收水分，得到所述多孔纤维素基聚合物。

优选的，S11b中，所述羟乙基纤维素的浓度为0.01g/mL-0.04g/mL。优选的，S11b中，所述羟乙基纤维在所述多孔纤维素基聚合物质量分数为55%-75%，所述葡萄糖在所述多孔纤维素基聚合物质量分数为10%-25%，所述尿素在所述多孔纤维素基聚合物质量分数为10%-25%。

本发明利用羟乙基纤维素本身具有多孔结构，具有一定的拉伸性能，且羟乙基纤维素分子链主要通过其羟基之间形成的氢键相互作用而形成聚合物链。同时，通过添加葡萄糖和尿素作为小分子增塑剂，一方面，可与羟乙基纤维素形成氢键，使得葡萄糖、尿素与羟乙基纤维素有较好的结合，制备出可拉伸性的纤维素基聚合物；另一方面，尿素和葡萄糖与羟乙基纤维素复合时，可破坏主要聚合物链之间的链间结合，从而使它们分离，增加了聚合物的自由体积和链的移动性，进而提高高分子的柔韧性和可移动性，使得整个多孔纤维素基聚合物的拉伸性能及其他机械性能更为稳定。因而，本发明通过羟乙基纤维素和葡萄糖、尿素的复合以及控制二者之间的用量，可更好的制备出具有优异拉伸性及机械性能优异的多孔纤维素基聚合物。其中，所述多孔纤维素基聚合物的优异拉伸性可达到原长的3.23倍。

上述方法制备的多孔纤维素基聚合物的孔径为35μm-105μm，相邻孔径之间的距离为40μm-65μm，且孔洞均匀分布。

在一实施方式中，步骤S1中，所述多孔纤维素基聚合物的制备方法，包括以下步骤：

S11c、将医用纯净棉与预热的硫酸（58wt%-68wt%）于35℃-60℃下混合40min-60min，得到混合溶液；

S12c、向步骤S11c所得的混合溶液中加入去离子水，以猝灭反应，接着进行离心，离心速度为4000rpm-6000rpm，时间为6min-10min，得到反应产物；

S13c、将步骤S12c得到的反应产物继续离心，然后经3-5天的透析以去除残酸，直到透析液呈中性，得到纤维素纳米线悬浊液，其中，纤维素纳米线悬浊液中纤维素纳米线的含量为1wt%-3wt%；

S14c、将羟乙基纤维素溶解于去离子水中，搅拌，得到质量浓度为0.15wt%-0.35wt%的羟乙基纤维素溶液；

S15c、将步骤S13c得到的纤维素纳米线悬浊液加入到步骤S14c得到的羟乙基纤维素溶液中，磁力搅拌20h以上，得到含有复合产物的溶液；

S16c、将步骤S15c得到的含有复合产物的溶液抽气，于真空下过滤，得到复合产物；

S17c、将步骤S16c得到的复合产物溶解于有机溶剂中，然后于二氧化碳气氛下干燥，得到多孔纤维素基聚合物。

步骤S16c中，采用滤孔为低于0.7μm的滤纸对含有复合产物的溶液进行过滤。

该方法制备的所述多孔纤维素基聚合物孔径选自20nm-35nm，相邻孔之间的距离选自5nm-15nm，且孔洞均匀分布。

在一实施方式中，步骤S2中，所述有机溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮中的至少一种。

同时，本发明还提供一种超声换能器，所述超声换能器包括上述所述的可拉伸压电薄膜以及复合于所述可拉伸压电薄膜两个相对表面上的可拉伸电极，且每个所述可拉伸电极均设置有极耳。

由于本发明的可拉伸压电薄膜可同时具备优异的可拉伸、压电性能以及声阻抗较低的特点，使其可直接用于超声换能器的制备，无需弹性基底，且电极为可拉伸电极。因而，采用本发明可拉伸压电薄膜和可拉伸电极制备的超声换能器，具有优异的可拉伸以及压电性能，使其可自适应颅脑等非平面组织结构，在应用于超声成像中，能够自适应弯曲、不规则或复杂形状的待测对象的表面轮廓，以提高超声换能器到待测对象的界面的距离一致性，进而减少声能反射和波形失真等情况，最终得到较为准确、质量较高的超声成像结果。

在一实施方式中，所述超声换能器的制备方法，包括以下步骤：

S21、在所述压电薄膜的两个相对表面上分别复合可拉伸电极，形成三明治结构；

S22、将所述三明治结构进行极化，然后分别从每个可拉伸电极中引出极耳，得到所述超声换能器。

在一实施方式中，步骤S21中，将所述三明治结构施加直流电场进行极化，使其具有压电效应，其中，电场强度为70kV/cm-90kV/cm，极化时间为2.5h-4h，极化温度为80℃-90℃。

考虑到可拉伸电极的弹性强度对于超声换能器整体的拉伸性能的影响，优选的，所述可拉伸电极包括多孔纤维素基聚合物和负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的复合导电物质。如此设置，采用多孔纤维素基聚合物作为可拉伸电极的弹性骨架，并将复合导电物质负载和填充于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙内，使得可拉伸电极具有优异的可拉伸性能以及导电性能。

为了可以进一步提高可拉伸电极的导电性，所述复合导电物质包括无机导电材料和有机导电材料，所述无机导电材料负载于所述有机导电材料上，其中，所述无机导电材料在所述可拉伸电极中的质量分数为8%-15%。优选的，所述有机导电材料选自聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐、聚吡咯中的至少一种；所述无机导电材料选自银纳米颗粒、铜纳米颗粒，功能化碳纳米管、MXene、氧化石墨烯中的至少一种。

进一步优选的，所述无机导电材料选自功能化碳纳米管和MXene（二维过渡金属碳（氮）化物）。更优选的，所述功能化碳纳米管选自羧基化或者羟基化的碳纳米管。如此设置，羧基化或者羟基化的碳纳米管以及本身具有多活性官能团结构的MXene，可以与多孔纤维素基聚合物的羟基结构以化学键结合，从而提高多孔纤维素基聚合物和复合导电物质之间的结合强度，进而提高可拉伸电极的结构强度以及可拉伸性能。

在一实施方式中，当有机导电材料选自聚吡咯，所述无机导电材料选自氧化石墨烯时，所述可拉伸电极的制备方法，包括以下步骤：

提供多孔纤维素基聚合物薄膜；

将聚吡咯分散于蒸馏水中，调节溶液至pH为1-3，加热至60℃-80℃，得到含有聚吡咯微球的溶液；

将氧化石墨烯分散于含有聚吡咯微球的溶液中，然后加入水合肼，搅拌均匀，于80℃-100℃下加热6h-8h，烘干，得到聚吡咯/石墨烯/氧化石墨烯复合材料；其中，聚吡咯微球和氧化石墨烯的质量比选自3:1-1:2，优选的，所述聚吡咯微球和氧化石墨烯的质量比选自1:2，以使得氧化石墨烯过量，得以保留大量的羧基羟基等官能团；

将所述聚吡咯/石墨烯/氧化石墨烯复合材料与聚乙烯醇（PVA）分散于去离子水中，搅拌均匀，得到复合浆料；

将所述复合浆料匀胶涂覆于多孔纤维素基聚合物薄膜，接着于30℃-50℃热压0.5min-2min，然后置于30℃-50℃温度下加热4h-6h烘干，得到所述可拉伸电极。

在上述方法中，通过将氧化石墨烯与聚吡咯微球复合，其中经过氧化石墨烯还原得到的石墨烯与聚吡咯之间通过静电相互作用和π-π键的积累，将带负电荷的氧化石墨烯片及过量的氧化石墨烯包覆在聚吡咯微球表面，使得导电性能更为优异，然后以多孔纤维素基聚合物作为基底，将复合浆料匀胶旋涂于多孔纤维素基聚合物薄膜上，使得复合浆料进入孔隙中。同时，聚吡咯微球表面的氧化石墨烯上带有的羟基、羧基等官能团可与多孔纤维素基聚合物中的羟基结构形成氢键，进而提高整个可拉伸电极的拉伸性能、韧性和导电性，从而使得制备的可拉伸电极具有优异的可拉伸性，进而使得制备的超声换能器具有更优异的拉伸性能以及导电性能。

在另一实施方式中，所述可拉伸电极的制备方法，包括以下步骤：

将聚苯乙烯磺酸盐水溶液、Na₂S₂O₈、Fe₂(SO₄)₃和去离子水于室温、氮气氛围内搅拌混合，得到混合溶液；其中，3,4-乙烯二氧噻吩与Na₂S₂O₈的摩尔比为1:0.7-1:1，所述3,4-乙烯二氧噻吩与Fe₂(SO₄)₃的摩尔比1:0.01-1:0.03；

将无机导电材料和聚3,4-乙烯二氧噻吩加入到步骤A中的混合溶液中，于室温、氮气氛围内搅拌混合，得到深蓝色的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液；其中，聚3,4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:1-1:3；

将羧甲基纤维素钠盐溶解于去离子水中，于30℃-50℃下搅拌均匀，加入聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液、二甲基亚砜和丙三醇，于30℃-50℃温度下搅拌均匀，得到复合悬浊液；其中，羧甲基纤维素钠盐与聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液的体积比为1:12-1:14，所述羧甲基纤维素钠盐与二甲基亚砜的体积比为1:8-1:10，所述羧甲基纤维素钠盐与所述丙三醇的体积比为1:1-1:3；

将所述复合悬浊液置于培养皿中，于40℃-60℃温度下烘干，然后从培养皿上剥离，得到可拉伸电极。

该方法制备的可拉伸电极，通过无机导电材料与羧甲基纤维素钠盐、聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐复合，制备出拉伸性和导电性均较好的可拉伸电极。同时，所述带有官能团的无机导电材料既可以作为导电性能的增强剂，又可以通过与纤维素结构形成氢键，从而增加可拉伸电极整体的力学性能和导电性能。

以下，将通过以下具体实施例对所述可拉伸压电薄膜和超声换能器做进一步的说明。

可拉伸压电薄膜的制备实施例

实施例1

将医用纯净棉与预热的硫酸（64wt%）于45℃下混合50min，得到混合溶液，向上述所得的混合溶液中加入去离子水，以猝灭反应；接着置于离心机中离心，离心速度为5000rpm，时间为8min，得到反应产物，然后使用去离子水对反应产物进行清洗，并重复离心和清洗，然后经过4天的透析以去除残酸，直到透析液呈中性，得到纤维素纳米线悬浊液，其中，纤维素纳米线悬浊液中固体物质的含量为2wt%；将羟乙基纤维素溶解于去离子水中，搅拌均匀后，得到质量浓度为0.25wt%的羟乙基纤维素溶液；将上述得到的纤维素纳米线悬浊液缓慢加入到上述得到的羟乙基纤维素溶液中，磁力搅拌时间21h，得到含有复合产物的溶液；将上述得到的得到含有复合产物的溶液抽气，于真空下使用滤孔孔径低于0.7μm的滤纸进行过滤，得到复合产物；将上述得到的复合产物溶解于无水乙醇中，然后于二氧化碳气氛下干燥，得到多孔纤维素基聚合物，所述多孔纤维素基聚合物的孔径为20nm左右，相邻孔之间的距离为10nm左右。将PVDF-TrFE溶解于DMF中，搅拌均匀后，得到混合溶液，然后将上述得到的混合溶液匀胶旋涂于上述得到的多孔纤维素基聚合物的孔隙结构中，然后经热压、固化、成型，得到可拉伸的压电薄膜，其中，在所述可拉伸压电薄膜中，所述有机压电相PVDF-TrFE为45wt%，所述多孔纤维素基聚合物为55wt%。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.85倍。

实施例2

将PZT无机压电颗粒加入3mol/L的AgNO₃水溶液中，搅拌均匀，得到PZT/AgNO₃混合溶液，即第一混合溶液；然后向第一混合溶液中加入水合肼溶液进行氧化还原反应，直至溶液由黄色完全变为灰色，在室温、氮气氛围内继续搅拌50min，其中水合肼溶液与AgNO₃溶液中溶质的质量比为1.2:1，水合肼溶液的浓度为质量分数88%的水合肼水溶液，得到含有Ag@PZT化学异质结颗粒的混合溶液，即含复合压电相的混合溶液；接着使用离心机将所述含复合压电相的混合溶液分离出复合压电相产物，并用去离子水洗涤数次，且在氮气氛围内于85℃温度下烘干，得到Ag@PZT异质结颗粒粉末，即复合压电相，其中复合压电相中Ag的物质的量为复合压电相的物质的量的4.23%。

将羟乙基纤维素、尿素、葡萄糖均匀的分散于去离子水中，以400rpm、50℃的条件搅拌90min，得到混合溶液，此时，羟乙基纤维素的浓度为0.03g/mL，其中，在多孔纤维素基聚合物中，所述羟乙基纤维素的质量百分比为65wt%，葡萄糖的质量百分比为25wt%，尿素的质量百分比为10wt%；然后，将上述混合溶液于12000rpm的转速下离心8min，以排出气泡，接着转移置培养皿中，于70℃温度下干燥15h，得到纤维素基聚合物薄膜；将上述得到的纤维素基聚合物薄膜敞口置于湿度50%的环境中3h，使薄膜从环境中吸收水分，得到可拉伸的多孔纤维素基聚合物薄膜，其中，多孔纤维素基聚合物的孔径为35μm左右，相邻孔之间的距离为40μm左右。

将有机压电相PVDF-TrFE溶解于N,N-二甲基乙酰胺（DMF）有机溶剂中，搅拌、震荡均匀，得到混合溶液；将导电相Ag纳米颗粒以零维的方式分散于上述混合溶液中，搅拌均匀，得到Ag纳米颗粒/PVDF-TrFE复合溶液，即第一复合溶液；然后，将上述得到的复合压电相以零维的方式分散于第一复合溶液中，搅拌、振荡分散均匀后，得到Ag纳米颗粒/PVDF-TrFE/Ag@PZT复合溶液，即第二复合溶液；最后，将上述得到的第二复合溶液注入或者匀胶涂覆上述得到的所述多孔纤维素基聚合物薄膜的孔隙中，然后经热压、固化，得到可拉伸压电薄膜，其中，在所述可拉伸压电薄膜中，所述导电相Ag纳米颗粒为5wt%，所述有机压电相PVDF-TrFE为25wt%，所述复合压电相为25wt%，所述多孔纤维素基聚合物为45wt%。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的2.5倍。

实施例3

与实施例2相比，区别仅在于，实施例3中的可拉伸压电薄膜中，所述导电相Ag纳米颗粒为0.05wt%，所述有机压电相PVDF-TrFE为25wt%，所述复合压电相为24.5wt%，所述多孔纤维素基聚合物为50wt%。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.34倍。

实施例4

与实施例2相比，区别仅在于，实施例4中的可拉伸压电薄膜中，所述导电相Ag纳米颗粒为2wt%，所述有机压电相PVDF-TrFE为60wt%，所述复合压电相为20wt%，所述多孔纤维素基聚合物为18wt%。

该实施例得到的压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的2.5倍。

实施例5

与实施例2相比，区别仅在于，将羟乙基纤维素、尿素、葡萄糖均匀的分散于去离子水中，以400rpm、50℃的条件搅拌90min，得到混合溶液，此时，羟乙基纤维素的浓度为0.03g/mL，其中，在多孔纤维素基聚合物中，所述羟乙基纤维素的质量百分比为60wt%，葡萄糖的质量百分比为32wt%，尿素的质量百分比为8wt%；然后，将上述混合溶液于12000rpm的转速下离心8min，以排出气泡，接着转移置培养皿中，于70℃温度下干燥15h，得到纤维素基聚合物薄膜；将上述得到的纤维素基聚合物薄膜敞口置于湿度50%的环境中3h，使薄膜从环境中吸收水分，得到可拉伸的多孔纤维素基聚合物薄膜，其中，多孔纤维素基聚合物的孔径为105μm左右，相邻孔之间的距离为65μm左右。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的2.6倍。

实施例6

与实施例2相比，区别仅在于，将羟乙基纤维素、尿素、葡萄糖均匀的分散于去离子水中，以400rpm、50℃的条件搅拌90min，得到混合溶液，此时，羟乙基纤维素的浓度为0.03g/mL，其中，在多孔纤维素基聚合物中，所述羟乙基纤维素的质量百分比为70wt%，葡萄糖的质量百分比为20wt%，尿素的质量百分比为10wt%；然后，将上述混合溶液于12000rpm的转速下离心8min，以排出气泡，接着转移置培养皿中，于70℃温度下干燥15h，得到纤维素基聚合物薄膜；将上述得到的纤维素基聚合物薄膜敞口置于湿度50%的环境中3h，使薄膜从环境中吸收水分，得到可拉伸的多孔纤维素基聚合物薄膜，其中，多孔纤维素基聚合物的孔径为50μm左右，相邻孔之间的距离为55μm左右。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的2.43倍。

实施例7

与实施例1相比，区别仅在于，将医用纯净棉与预热的硫酸（58wt%）于45℃下混合50min，得到混合溶液，向上述所得的混合溶液中加入去离子水，以猝灭反应；接着置于离心机中离心，离心速度为5000rpm，时间为8min，得到反应产物，然后使用去离子水对反应产物进行清洗，并重复离心和清洗，然后经过4天的透析以去除残酸，直到透析液呈中性，得到纤维素纳米线悬浊液，其中，纤维素纳米线悬浊液中固体物质的含量为1%；将羟乙基纤维素溶解于去离子水中，搅拌均匀后，得到质量浓度为0.15wt%的羟乙基纤维素溶液；将上述得到的纤维素纳米线悬浊液缓慢加入到上述得到的羟乙基纤维素溶液中，磁力搅拌时间21h，得到含有复合产物的溶液；将上述得到的得到含有复合产物的溶液抽气，于真空下使用滤孔孔径低0.7μm的滤纸进行过滤，得到复合产物；将上述得到的复合产物溶解于无水乙醇中，然后于二氧化碳气氛下干燥，得到多孔纤维素基聚合物，所述多孔纤维素基聚合物的孔径为25nm左右，相邻孔之间的距离为15nm左右。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.3倍。

实施例8

与实施例1相比，区别仅在于，将医用纯净棉与预热的硫酸（68wt%）于45℃下混合50min，得到混合溶液，向上述所得的混合溶液中加入去离子水，以猝灭反应；接着置于离心机中离心，离心速度为5000rpm，时间为8min，得到反应产物，然后使用去离子水对反应产物进行清洗，并重复离心和清洗，然后经过5天的透析以去除残酸，直到透析液呈中性，得到纤维素纳米线悬浊液，其中，纤维素纳米线悬浊液中固体物质的含量为3%；将羟乙基纤维素溶解于去离子水中，搅拌均匀后，得到质量浓度为0.35wt%的羟乙基纤维素溶液；将上述得到的纤维素纳米线悬浊液缓慢加入到上述得到的羟乙基纤维素溶液中，磁力搅拌时间21h，得到含有复合产物的溶液；将上述得到的得到含有复合产物的溶液抽气，于真空下使用滤孔孔径低于0.7μm的滤纸进行过滤，得到复合产物；将上述得到的复合产物溶解于无水乙醇中，然后于二氧化碳气氛下干燥，得到多孔纤维素基聚合物，所述多孔纤维素基聚合物的孔径为20nm左右，相邻孔之间的距离为5nm左右。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.8倍。

实施例9

与实施例1相比，区别仅在于，实施例9中采用有机压电相PVDF替换有机压电相P(VDF-TrFE)。

该实施例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.8倍。

可拉伸电极的制备实施例

实施例10

将羟乙基纤维素、尿素、葡萄糖均匀的分散于去离子水中，以400rpm、50℃的条件搅拌90min，得到混合溶液，此时，羟乙基纤维素的浓度为0.03g/mL，其中，在多孔纤维素基聚合物中，所述羟乙基纤维素的质量百分比为65wt%，葡萄糖的质量百分比为25wt%，尿素的质量百分比为10wt%；然后，将上述混合溶液于12000rpm的转速下离心8min，以排出气泡，接着转移置培养皿中，于70℃温度下干燥15h，得到纤维素基聚合物薄膜；将上述得到的纤维素基聚合物薄膜敞口置于湿度50%的环境中3h，使薄膜从环境中吸收水分，得到可拉伸的多孔纤维素基聚合物薄膜，其中，多孔纤维素基聚合物的孔径为35μm左右，相邻孔之间的距离为40μm左右。

将3mL单体吡咯分散于132mL去离子水中，搅拌均匀，加入0.3gFeCl₂搅拌均匀，接着加入15mLH₂O₂继续搅拌均匀，然后静置，使吡咯进行聚合，聚合时间8h，直至深色沉淀物生成完毕，得到含有聚吡咯的溶液；将含有聚吡咯的溶液进行离心浓缩，用水冲洗4次以去除未使用的反应物和反应副产物，然后将其分散于蒸馏水中，调节溶液至PH为2，加热至70℃，得到含有聚吡咯微球的溶液，其中，所述聚吡咯和蒸馏水的质量比为0.075:75。

将氧化石墨烯分散于上述所得的含有聚吡咯微球的溶液中，其中聚吡咯和氧化石墨烯的质量比选自1:2；然后加入0.75mL水合肼并搅拌均匀，于90℃温度下加热7h烘干，得到聚吡咯/石墨烯/氧化石墨烯复合材料；将上述得到的聚吡咯/石墨烯/氧化石墨烯复合材料与PVA分散于去离子水中，搅拌均匀，得到复合浆料，将复合浆料。

将上述得到的复合浆料匀胶涂覆于上述得到的多孔纤维素基聚合物薄膜上，然后于40℃热压1min后，置于干燥箱中于40℃温度下加热5h，烘干，得到可拉伸电极。

该实施例得到的可拉伸电极的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.9倍。

实施例11

将溶液质量分数为4wt%的聚苯乙烯磺酸钠水溶液（分子量为75000），Na₂S₂O₈、Fe₂(SO₄)₃和去离子水在室温下、氩气氛围内混合、搅拌1h，得到混合溶液，将羟基或羧基化的碳纳米管和3,4-乙烯二氧噻吩加入上述所得的混合溶液中，室温、氩气氛围下搅拌20h，其中3,4-乙烯二氧噻吩与Na₂S₂O₈的摩尔比为1:0.9，所述3,4-乙烯二氧噻吩与Fe₂(SO₄)₃的摩尔比1:0.02，最终得到深蓝色的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液，其中聚3,4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:2。

将分子量为250000的羧甲基纤维素钠盐溶解于去离子水中，于40℃下搅拌，直至分散均匀，加入上述得到的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液，二甲基亚砜和丙三醇，于40℃下搅拌，直至分散均匀，得到复合悬浊液；其中羧甲基纤维素钠盐与聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液的体积比为1:13，羧甲基纤维素钠盐与二甲基亚砜的体积比为1:9，羧甲基纤维素钠盐与丙三醇的体积比为1:2，羟基或羧基化的碳纳米管的质量为可拉伸电极总质量的8wt%；将上述所得的复合悬浊液倒入培养皿中，于50℃下烘干24h，然后从培养皿上剥离，得到可拉伸电极。

该实施例得到的可拉伸电极的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.23倍。

实施例12

与实施例11相比，区别仅在于，实施例12中将MXene和3,4-乙烯二氧噻吩加入上述实施例11中所得的混合溶液中，室温、氩气氛围下搅拌20h，其中3,4-乙烯二氧噻吩与Na₂S₂O₈的摩尔比为1:0.9，所述3,4-乙烯二氧噻吩与Fe₂(SO₄)₃的摩尔比1:0.02，最终得到深蓝色的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液，其中聚3,4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:2。

将分子量为250000的羧甲基纤维素钠盐溶解于去离子水中，于40℃下搅拌，直至分散均匀，加入上述得到的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液，二甲基亚砜和丙三醇，于40℃下搅拌，直至分散均匀，得到复合悬浊液；其中羧甲基纤维素钠盐与聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐溶液的体积比为1:13，羧甲基纤维素钠盐与二甲基亚砜的体积比为1:9，羧甲基纤维素钠盐与丙三醇的体积比为1:2，MXene的质量为可拉伸电极总质量的13wt%；将上述所得的复合悬浊液倒入培养皿中，于50℃下烘干24h，然后从培养皿上剥离，得到可拉伸电极。

该实施例得到的可拉伸电极的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的3.1倍。

超声换能器的制备实施例

实施例13

在实施例1得到的可拉伸压电薄膜两个相对表面上分别复合实施例10得到的可拉伸电极，形成三明治结构；然后将上述得到的三明治结构施加直流电场进行极化（其中，电场强度为80kV/cm，极化时间为4h，极化温度为85℃），然后分别从可拉伸电极引出极耳，得到超声换能器。

实施例14

在实施例2得到的可拉伸压电薄膜两个相对表面上分别复合实施例10得到的可拉伸电极，形成三明治结构；然后将上述得到的三明治结构施加直流电场进行极化（其中，电场强度为80kV/cm，极化时间为4h，极化温度为85℃），然后分别从可拉伸电极引出极耳，得到超声换能器。

对比例1

与实施例1相比，区别仅在于，对比例1可拉伸压电薄膜中采用弹性聚醚嵌段酰胺聚合物替代多孔纤维素基聚合物，其余相同，得到可拉伸压电薄膜。该对比例得到的可压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的1.2倍。

对比例2

与实施例1相比，区别仅在于，对比例2可拉伸压电薄膜中采用弹性苯乙烯类热塑性橡胶替代多孔纤维素基聚合物，其余相同，得到可拉伸压电薄膜。该对比例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的1.3倍。

对比例3

与实施例1相比，区别仅在于，对比例3可拉伸压电薄膜中，采用弹性热塑性硫化橡胶替代多孔纤维素基聚合物，其余相同，得到可拉伸压电薄膜。该对比例得到的可拉伸压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的1.1倍。

对比例4

与实施例2相比，区别仅在于，对比例4压电薄膜中，不含有多孔纤维素基聚合物，其余相同，得到对应的压电薄膜。该对比例得到的压电薄膜的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的1倍。

对比例5

与实施例10相比，区别仅在于，对比例5可拉伸电极中，采用弹性聚醚嵌段酰胺替代多孔纤维素基聚合物，其余相同，得到可拉伸电极。该对比例得到的可拉伸电极的弹性拉伸极限为拉伸后总长度为原长的1.2倍。

对比例6

与实施例13相比，区别仅在于，对比例6中超声换能器中，采用对比例5中的可拉伸电极替代实施例10制备的可拉伸电极，其余相同，得到对应的超声换能器。

对比例7

与实施例13相比，区别仅在于，对比例7中超声换能器中，采用对比例1中的可拉伸压电薄膜替代实施例1制备的可拉伸压电薄膜，其余相同，得到对应的超声换能器。

对比例8

与实施例14相比，区别仅在于，对比例8中超声换能器中，采用对比例2中的可拉伸压电薄膜替代实施例2制备的可拉伸压电薄膜，其余相同，得到对应的超声换能器。

对比例9

先制备透明可拉伸的PDMS薄膜，进行加热至一侧表面融化；然后将上述PDMS薄膜处于较大拉伸状态；然后取一PVDF压电聚合物薄膜，并在该PVDF压电聚合物薄膜的两个相对表面上分别复合ITO透明电极，形成复合结构；然后将上述得到的复合结构施加直流电场进行极化（其中，电场强度为100MV/m，极化时间为1h，极化温度为90℃），得到具有压电效应的复合结构，将复合结构粘贴于PDMS薄膜一侧，且粘附前将与PDMS薄膜粘附的复合结构一侧引出线缆，然后使PDMS薄膜恢复为原长状态，此时PDMS薄膜表面的复合结构处于轻微褶皱状态；接着将未与PDMS粘附一侧的复合结构中ITO透明电极侧引出线缆，得到传统的可拉伸超声换能器。

为了更好的说明本发明可拉伸压电薄膜具有优异的可拉伸、压电性能、机电耦合系数，申请人对实施例2中的压电薄膜进行了拉伸性能、机电耦合系数、压电性能测试以及对实施例10中的可拉伸电极进行拉伸性能的测试，测试结果如图1、图2、图3和图4所示。

应予说明的是，本发明中所述的拉伸率为（拉伸长度/原始长度）乘以100%，所述拉伸比率为（拉伸后总长度/原始长度）乘以100%，其中，拉伸后总长度=拉伸长度+原始长度；附图中，A、B、C、D、E、F、G分别代表实施例2、对比例2、对比例4、实施例13、对比例9、对比例8、对比例7。

由图1和图2可清晰看出，本发明实施例2中的可拉伸压电薄膜在不同拉伸次数的情况下，其压电应变常数的保持率以及机电耦合系数保持率几乎不变。由图3可清晰看出，本发明实施例2中的可拉伸压电薄膜经过不同拉伸比率的拉伸之后，其压电应变常数保持率基本上无变化，相反，对比例2和对比例4中的可拉伸压电薄膜，在拉伸比率较低时已出现显著下降，尤其是对比例2，此结果也可以从图1中得到证实，本申请实施例2的可拉伸压电薄膜在拉伸比率为250%时，其压电应变常数的保持率随着拉伸次数的增多几乎无变化。由此可见，本发明的可拉伸压电薄膜具有优异的拉伸性、机电耦合性以及压电性能。由图4可清晰看出，本发明实施例10中的可拉伸电极在不同拉伸次数的情况下，其电阻保持率并无显著变化。可见，本发明的可拉伸电极也具有优异的可拉伸性能。

同时，由实施例1和实施例2得到的可拉伸压电薄膜和对比例1至对比例4得到的可拉伸压电薄膜在原长的基础上可拉伸的倍数可知，本发明中采用多孔纤维素基聚合物作为透明压电薄膜整体的弹性骨架，使得制备的透明压电薄膜具有优异的可拉伸性能。由实施例10得到的可拉伸电极和对比例5得到的可拉伸电极在原长的基础上可拉伸的倍数可知，本发明中采用多孔纤维素基聚合物作为可拉伸电极的基底，使得制备的透明压电薄膜具有优异的可拉伸性能。

此外，本发明将实施例13中制备的超声换能器与对比例7至对比例9得到的超声换能器，分别进行126次拉伸后，检测其超声换能器的形态以及性能的变化。经过检测发现，对比例7至对比例9的传统的可拉伸超声换能器，在拉伸比率为200%的条件下，经历过多次拉伸形变后，其结构已出现坍塌的情况，且质量降低，尤其是对比例7、对比例8，由于压电薄膜的可拉伸性能较低，所以在拉伸比率为200%时拉伸一次时其对应的超声换能器已发生断裂，灵敏度呈断崖式下降，而本发明的超声换能器结构无变化，且质量仍保持良好。同时，由图5可清晰看出，本发明的超声换能器在不同拉伸次数下，其振幅率-峰值响应保持率几乎无变化，即灵敏度不变。而对比例7、对比例8在拉伸一次之后，其振幅率-峰值响应保持率则直线下降，对比例9中传统的可拉伸超声换能器的振幅率-峰值响应保持率也随着拉伸次数的增多呈现下降趋势，即灵敏度显著下降。可见，采用本发明可拉伸压电薄膜和可拉伸电极制备的超声换能器，具有优异的拉伸性能、压电性能以及稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种可拉伸压电薄膜，其特征在于，所述可拉伸压电薄膜包括多孔纤维素基聚合物以及负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的压电活性物质，所述多孔纤维素基聚合物作为可拉伸压电薄整体的弹性骨架，所述压电活性物质包括有机压电相、复合压电相和导电相，所述多孔纤维素基聚合物与所述有机压电相以氢键结合，所述复合压电相为导电颗粒与非透明无机压电相颗粒之间形成的化学异质结，所述复合压电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为20%-50%，所述有机压电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为25%-60%，所述导电相在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为0.05%-10%，所述多孔纤维素基聚合物在所述可拉伸压电薄膜中的质量分数为15%-50%；

所述多孔纤维素基聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将羟乙基纤维素、尿素、葡萄糖分散于溶剂中，于300rpm-450rpm、40℃-60℃下搅拌80min-100min，得到含有纤维素基聚合物的混合溶液；

将含有纤维素基聚合物的混合溶液于转速为11000rpm-13000rpm下，离心5min-10min，以排出气泡，接着于60℃-80℃温度下，干燥12h-18h，然后置于湿度为40%-55%的环境中2.5h-3.5h，使所述纤维素基聚合物薄膜从环境中吸收水分，得到所述多孔纤维素基聚合物。

2.根据权利要求1所述的可拉伸压电薄膜，其特征在于，所述多孔纤维素基聚合物的孔径选自35μm-105μm，相邻孔之间的距离选自40μm-65μm。

3.根据权利要求1所述的可拉伸压电薄膜，其特征在于，所述多孔纤维素基聚合物的孔径选自20nm-35nm，相邻孔之间的距离选自5nm-15nm。

4.根据权利要求1至权利要求3任一项所述的可拉伸压电薄膜，其特征在于，所述有机压电相选自PVDF、P(VDF-TrFE)、PVDF-HFP中的至少一种。

5.一种超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括如权利要求1至权利要求4任一项所述的可拉伸压电薄膜以及复合于所述可拉伸压电薄膜两个相对表面上的可拉伸电极，且每个所述可拉伸电极均设置有极耳。

6.根据权利要求5所述的超声换能器，其特征在于，所述可拉伸电极包括多孔纤维素基聚合物和负载于所述多孔纤维素基聚合物的孔隙中的复合导电物质。

7.根据权利要求6所述的超声换能器，其特征在于，所述复合导电物质包括无机导电材料和有机导电材料，所述无机导电材料负载于所述有机导电材料上，其中，所述无机导电材料在所述可拉伸电极中的质量分数为8%-15%。

8.根据权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，所述无机导电材料选自银纳米颗粒、铜纳米颗粒，羟基化或羧基化的碳纳米管、MXene、氧化石墨烯中的至少一种；

及/或，所述有机导电材料选自聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐、聚吡咯中的至少一种。

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