[发明专利]二层或多层铁电驻极体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备具有空隙的二层或多层铁电驻极体的方法，该铁电驻极体不包括具有由两个FEP层之间的PTFE制造的穿孔的中间层的三层铁电驻极体，还涉及由该方法制备的二层或多层铁电驻极体。

背景技术

压电材料能够将机械压力线性地转换为电压信号。反过来，施加到压电材料的电场可以被转变为转换器的几何形状的变化。压电材料已经作为有源部件被集成到许多应用中。这些包括例如用于键盘或触感衰减器的结构化压力传感器、加速度传感器、麦克风、扬声器、超声波转换器，用于医学工程、海洋技术或材料测试。例如，在WO 2006/053528 A1中描述了以包含聚合物膜的压电元件为基础的电声转换器。

近年来，一类新的压电聚合物，称为铁电驻极体，已经逐渐成为研究的焦点。铁电驻极体也称为压电驻极体。铁电驻极体由具有空隙结构的聚合物材料组成，所述空隙结构能够长时间储存电荷。过去已知的铁电驻极体具有例如蜂窝状空隙结构，并且被成形为发泡的聚合物膜或含有聚合物膜或聚合物织物的多层体系。如果将电荷按照它们的极性分布在空隙的各种表面上，各个带电的空隙就呈现为电偶极子。如果使空隙变形，这将引起偶极子的尺寸发生变化，并且导致外部电极间的电流流动。铁电驻极体可以具有与其他压电材料可比的压电活性。

在US 4,654,546中描述了制备聚丙烯泡沫膜的方法，该聚丙烯泡沫膜作为铁电驻极体膜的前体。在该方法中，填料颗粒被加入到聚合物膜中。例如，二氧化钛被用作填料。在挤出之后，聚丙烯膜被双轴拉伸，由此在膜中在填料颗粒周围形成小的空隙。该方法还同时被应用于其他聚合物。例如，在Eetta Mika Paajanen，Ann-Mari 和Hannu Minkkinen，Michael Wegener，Olena Voronina，Robert Schulze，Werner Wirges和Reimund Gerhard-Multhaupt的“Novel Heat Durable Electromechanical Film：Processing for Electromechanical and Electret Applications(新型耐热机电膜：用于机电和驻极体应用的方法)”，IEEETransactions on Dielectrics and Electrical Insulation 13(IEEE电介质和电器绝缘文集)，963-972(2006年10月)中，描述了从环烯烃共聚物(COC)和环烯烃聚合物(COP)制备铁电驻极体膜。发泡的聚合物膜的缺点是得到的可能是宽的气泡尺寸分布。结果是，在随后的充电步骤中，不是所有的气泡都能被良好地均匀充电。

近年来，在几个出版物中描述了多层体系，其包含封闭的外层和多孔的或穿孔的中间层。这些出版物包括：Z.Hu和H.von Seggern的论文：