[发明专利]用模板制备有序微孔结构压电聚合物功能膜的方法

说明书

技术领域

用模板制备有序微孔结构压电聚合物功能膜的方法，涉及一种有序微孔结构压电聚合物 功能膜的制备工艺。属于功能材料技术领域。

背景技术

某些非极性微孔结构聚合物薄膜经过适当的电极化处理后，兼具压电体和驻极体特性， 被命名为压电驻极体(piezoelectret)或铁电驻极体(ferroelectret)，是机电传感器材 料家族中新的一员。压电驻极体区别于传统压电体和铁电体在于材料的本身特性为非极性材 料，其压电效应的产生源于电极化过程中孔洞的两固体介质壁表面分别俘获气隙电离放电产 生的极性相反的电荷，形成宏观(微米量级)取向的“偶极子”。压电驻极体之所以受到国 际驻极体及功能电介质界的广泛关注，不仅是由于它们呈现类似于压电陶瓷的高压电活性， 而且具有柔性，可大面积成膜，廉价环保，与水和人体相匹配的低声阻抗等优点，因此必将 在传感器(包括声频和超声波频率范围)和执行器方面有广泛的应用前景。

表征压电驻极体压电活性的基本物理量之一是压电系数d₃₃。根据压电驻极体的理论模 型，孔洞压电驻极体的压电系数d₃₃可表述为：

d33=ϵsYs1Σis2iσis2(s1+ϵs2)2---(1)]]>

式中ε为固体电介质材料的相对介电常数；s₁、s₂和s＝s₁+s₂分别为介质层、气隙层 以及孔洞膜的总厚度；其中s_2i为第i个气隙层的厚度，因此∑s_2i＝s₂；而σ_i是第i层表 面的电荷密度，和Y是孔洞薄膜的杨氏模量。由式(1)可见，压电系数d₃₃的量值不仅与 构成微孔结构压电驻极体材料的驻极体性能密切相关(如电荷密度σ)，而且涉及到材料结 构特性(如固体介质层和气层的厚度)和力学性能(如杨氏模量)。进而，压电系数d₃₃的 大小和稳定性直接受到电介质材料的电荷储存能力(σ的大小和热稳定性)和孔洞膜系的 材料结构和力学参数(如s和Y)的热稳定性影响。

传统工艺制备微孔结构聚合物膜的方法主要有两种：一是通过化学发泡工艺得到孔洞结 构的材料；二是将聚合物树脂与无机或有机颗粒进行熔融共混，通过挤出或热压工艺形成薄 板，借助聚合物树脂和添加颗粒之间力学性能的巨大差异而在双向拉伸过程中形成微孔结构 的薄膜。最近，还有种方法是将几种薄膜交替层叠在一起，且最外层均是致密膜，两致密膜 之间是商品多孔膜，然后在温度T(介于几种薄膜熔点之间)时向膜系施加一定时间的压力， 通过复合工艺得到微孔复合膜。但是目前的制备工艺都不能精确地控制多孔膜的微观结构参 量，进而，多孔膜的力学性能及电荷存储能力也不能得到有效的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有序微孔结构压电聚合物功能膜的制备方法。用该方法能够 使功能膜的高热稳定性和高灵敏度压电活性得到保证，而且能精确控制膜的微结构、储电能 力，以及力学性能。