PL178558B1

PL178558B1 - Sposób wytwarzania materiałów elektretowo-piezoelektrycznych

Info

Publication number: PL178558B1
Application number: PL95311605A
Authority: PL
Inventors: Marek Gąsiorek; Stefan Jerzyniak
Original assignee: Politechnika Zielonogorska
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 2000-05-31
Also published as: PL311605A1

Abstract

posób wytwarzania materiałów elektretowo-piezoelektrycznych zawierających poli mery, w którym stosuje się sproszkowaną ceramikę ferroelektryczną, znamienny tym, że sporządza się zawiesinę sproszkowanej ceramiki ferroelektrycznej w roztworze poliuretanu w dwumetyloformamidzie o stężeniu nie niższym niż 40 g/dm 3 tego roztworu, a następnie wy lewa się ją na wysokorezystywną folię polimerową, odparowuje się dwumetyloformamid uzyskując laminat, który przemywa się, suszy i poddaje polaryzowaniu w znany sposób.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiałów elektretowo-piezoelektrycznych zawierających w swoim składzie polimery oraz ceramikę ferroelektryczną, znajdujących zastosowanie w czujnikach i przetwornikach piezoelektrycznych.

Dotychczasowe sposoby wytwarzania materiałów piezoelektrycznych zawierających polimery i ceramikę ferroelektryczną polegają głównie na polaryzowaniu piezoelektrycznych układów dyspersyjnych, w których sproszkowana ceramika ferroelektryczna rozproszona jest w matrycy polimerowej, lub polaryzowaniu polimerowo-kompozytowych układów wielowarstwowych, w których na powierzchni styku poszczególnych warstw zgromadzony został ładunek elektryczny. Jednym z najważniejszych składników polimerowych wchodzących w skład znanych kompozytów wielowarstwowych jest polifluorek winylidenu - PVDF.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 164504 sposób wytwarzania materiałów elektretowo-piezoelektrycznych, w którym sporządza się zawiesinę sproszkowanej ceramiki ferroelektrycznej w roztworze polifluorku winylidenu w dwumetyloformamidzie o stężeniu nie niższym niż 30 g PVDF/dm3 roztworu. Zawiesinę tę wylewa się uzyskując folię, którą jednostronnie laminuje się wysokorezystywną folią polimerową, przy pomocy spoiwa polimerowego, a otrzymany laminat poddaje się polaryzacji.

Opisane sposoby wymagają złożonej obróbki wymuszającej powstawanie fazy ferroelektrycznej, lub domieszkowania polimeru ceramiką ferroelektryczną na przykład PZT i łączenia tak powstałej folii kompozytowej z innymi foliami w układ wielowarstwowy przy pomocy specjalnych spoiw.

Celem wynalazku jest uniknięcie opisanych niedogodności i wytworzenie materiałów piezoelektrycznych o stosunkowo dużym module d₃_₃, nie zawierających zarówno czystych jak i kompozytowych folii PVDF i nie wymagających łączenia składników laminatu przy pomocy specjalnych spoiw.

Istota wynalazku polega na sporządzeniu zawiesiny sproszkowanej ceramiki ferroelektrycznej w roztworze poliuretanu w dwumetyloformamidzie o stężeniu nie niższym niż 40 g/dm3 tego roztworu, a następnie wylaniu zawiesiny na wysokorezystywną folię polimerową. Z wylanej zawiesiny odparowuje się dwumetyloformamid, uzyskując laminat, który przemywa się, suszy i poddaje polaryzowaniu w znany sposób. Korzystnymjest użycie do sporządzenia zawiesiny sproszkowanej ceramiki ferroelektrycznej o uziarnieniu nie większym niż 0,075 mm. Otrzymane w powyższy sposób materiały elektretowo-piezoelektryczne charakteryzują się korzystnymi modułami na ściskanie d3₃.

Przykładl . Sporządza się roztwór poliuretanu PU w dwumetyloformamidzie o stężeniu 4 g/100 cm3 roztworu. Roztwór w ilości l0 cm³ miesza się bardzo dokładnie z 3,834 g cyrkoniano-tytanianu ołowiu PZT o granulacji ziaren nie przekraczającej 0,075 mm w celu uzyskania zawiesiny. Zawiesinę tę wylewa się na wypoziomowanąwysokorezystywną folię politereftalanu

178 558 etylenowego PET znajdującą się w komorze utrzymującej temperaturę 333 K. Po odparowaniu rozpuszczalnika laminat typu PET-PU/PZT, zawierający w warstwie kompozytowej objętościowo około 60% PZT, przemywa się metanolem i suszy przez 3 godziny w temperaturze 393 K. Tak otrzymany laminat polaryzuje się w polu elektrycznym o natężeniu 20 MV/m i temperaturze 403 K przez 30 min. Otrzymany materiał charakteryzuje się wyznaczonym statycznie modułem piezoelektrycznym d₂3 =5,6 pC/N.

Przykł ad II. 10 cm³ roztworu PU w dwumetyloformamidzie, zawierającego 5 g PU/100 cm3 roztworu, miesza się z 1,369 g proszku PZT o granulacji około 0,04 mm, uzyskując zawiesinę, którąwylewa się na wypoziomowaną czystą folię PET o grubości 0,08 mm. Rozpuszczalnik odparowuje się w temperaturze 353 K w czasie 30 min. uzyskując laminat typu PETPU/PZT zawierający w warstwie PU/PZT objętościowo około 30% ceramiki PZT. Laminat przemywa się metanolem i suszy przez 3 godziny w temperaturze 413 K, po czym poddaj e się polaryzacji w polu elektrycznym o natężeniu 20 MV/m w temperaturze 403 K i w czasie 30 min. Początkowy moduł piezoelektryczny na ściskanie d33 zmierzony metodą statyczną dla takich l aminatów wynosi 3,4 pC/N, a po trzech miesiącach 2,8 pC/N.

178 558

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania materiałów elektretowo-piezoelektrycznych zawierających polimery, w którym stosuje się sproszkowaną ceramikę ferroelektryczną, znamienny tym, że sporządza się zawiesinę sproszkowanej ceramiki ferroelektrycznej w roztworze poliuretanu w dwumetyloformamidzie o stężeniu nie niższym niż 40 g/dm³ tego roztworu, a następnie wylewa się jąna wysokorezystywną folię polimerową, odparowuje się dwumetyloformamid uzyskując laminat, który przemywa się, suszy i poddaje polaryzowaniu w znany sposób.