一种增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法及系统与流程

专利2026-08-26  22


本发明涉及压电薄膜制备领域,具体涉及一种增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法及系统。


背景技术:

1、柔性声振传感器具有柔韧性和可弯曲性,可适用各种弯曲、折叠或者拉伸的物体表面检测需求,其灵敏度相对较低,对于微小的形变或者振动反应不灵敏。摩擦电荷作为一种能量转换机制,具有独特的优势。通过摩擦产生电荷,进而实现能量的转换和传递,这种机制在声振器件中具有重要的应用价值。摩擦电荷增强压电材料的开发可以有效提高声振器件的性能,包括提高能量转换效率、增加输出功率等,因此,制备摩擦电荷增强的大规模柔性压电薄膜及声振器件具有重要的现实意义。

2、柔性压电薄膜的生产工艺主要有旋涂法、拉伸法、真空镀膜等。常用的旋涂法是利用离心力将滴在旋转基片上的液体材料均匀分布在基片表面以形成均匀、紧密的薄膜,但该方法仅适用于小型基材,对于大规模生产或大面积基材的涂层存在局限性;溶液干燥时间过长溶液从基片边缘脱落导致浪费,干燥时间过短则溶液容易聚集等不足。拉伸法可能出现薄膜断裂或性能下降的情况,这限制了该方法在材料选择上的灵活性,且薄膜的厚度和取向结构可能出现不均匀的情况。真空镀膜法生产效率较低,同样存在镀膜面积受限的问题。


技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足,本发明提供了一种适用于连续、大规模生产的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法及系统。

2、为达到上述发明目的,本发明所采用的技术方案为:

3、提供一种增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其包括如下步骤:

4、s1:配置聚合物溶液,将聚合物溶液涂覆在金属的涂覆基底上,在涂覆基底上形成薄膜基;

5、s2:向薄膜基上均匀喷洒金属粉末,在涂覆基底上形成压电薄膜前驱体;

6、s3:对涂覆基底进行加热,热量传递至压电薄膜前驱体,对其进行加热处理,压电薄膜前驱体固化成膜;

7、s4:将固化的薄膜从涂覆基底上分离取下,裁剪至所需尺寸后进行极化处理,得到柔性压电薄膜。

8、进一步的,聚合物溶液的配置方法为:取ptfe乳液,向ptfe乳液中加入调节剂,ptfe乳液和调节剂的比例为10∶0.2~1.5。

9、进一步的,ptfe乳液和调节剂的比例为10∶1。

10、进一步的,调节剂为含羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇或表面活性剂。

11、进一步的,薄膜基的厚度为20μm-100μm。

12、进一步的,步骤s2中的金属粉末为金属铜粉末或金属银粉末。

13、进一步的,金属粉末的粒径为50μm-100μm。

14、进一步的,步骤s3中对涂覆基底加热采用加热温度340℃-390℃。

15、进一步的,步骤s4中极化处理的极化温度为30℃-80℃,极化电压为4kv-8kv。

16、一种应用上述增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法的加工系统,包括基底传动装置,沿基底传动装置的传动方向依次设置有涂敷装置、喷粉装置和加热装置;

17、基底传动装置用于传动涂覆基底;

18、涂敷装置用于向涂覆基底的上表面涂覆聚合物溶液;

19、喷粉装置用于向薄膜基的表面喷涂金属粉末;

20、加热装置的加热块与涂覆基底的下表面接触,并通过涂覆基底的传热对压电薄膜前驱体进行加热;

21、所述涂覆装置包括聚合物溶液储存箱,所述聚合物溶液储存箱的下方设置有出液口,所述出液口的下方设置有涂覆辊,且出液口位于涂覆辊远离喷粉装置的一侧;所述涂覆辊与涂覆基底的上表面接触,且涂覆辊的顶端与加热块的顶端齐。

22、本发明的有益效果为:

23、本发明通过在连续传动的涂覆基底上依次涂覆聚合物溶液、喷洒金属粉末后,通过加热装置向涂覆基底传热,使得涂覆基底上表面形成压电薄膜前驱体,经过裁剪、极化后即可得到压电薄膜,压电薄膜前驱体的加工过程通过连续传送的加工系统进行,能够快速、连续生成压电薄膜条带,简单裁剪后即可得到大量压电薄膜前驱体,整个生产加工过程简单、快速,便于工业化,并且生产得到的压电薄膜厚度和取向结构都很均匀。



技术特征:

1.一种增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法及系统,其特征在于,所述聚合物溶液的配置方法为:取ptfe乳液,向ptfe乳液中加入调节剂,所述ptfe乳液和调节剂的比例为10∶0.2~1.5。

3.根据权利要求2所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述ptfe乳液和调节剂的比例为10∶1。

4.根据权利要求3所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述调节剂为含羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇或表面活性剂。

5.根据权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述薄膜基的厚度为20μm-100μm。

6.根据权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述步骤s2中的金属粉末为金属铜粉末或金属银粉末。

7.根据权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述金属粉末的粒径为50μm-100μm。

8.根据权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述步骤s3中对涂覆基底加热采用加热温度340℃-390℃。

9.根据权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法,其特征在于,所述步骤s4中极化处理的极化温度为30℃-80℃,极化电压为4kv-8kv。

10.一种应用权利要求1所述的增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法的加工系统,其特征在于,包括基底传动装置,沿基底传动装置的传动方向依次设置有涂敷装置、喷粉装置和加热装置;


技术总结
本发明公开了一种增强摩擦电荷的柔性薄膜加工方法及系统,涉及压电薄膜制备领域,包括基底传动装置,沿基底传动装置的传动方向依次设置有涂敷装置、喷粉装置和加热装置;本发明通过在连续传动的涂覆基底上依次涂覆聚合物溶液、喷洒金属粉末后,通过加热装置向涂覆基底传热,使得涂覆基底上表面形成压电薄膜前驱体,经过裁剪、极化后即可得到压电薄膜,压电薄膜前驱体的加工过程通过连续传送的加工系统进行,能够快速、连续生成压电薄膜条带,简单裁剪后即可得到大量压电薄膜前驱体,整个生产加工过程简单、快速,便于工业化,并且生产得到的压电薄膜厚度和取向结构都很均匀。

技术研发人员:何宁辉,杨进,王妍,辛海松,陈巳阳,陈川,张强,王博,周秀,李秀广,张佩,李文,马飞越,伍弘
受保护的技术使用者:国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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