[发明专利]一种基于压电聚合物微结构阵列的俘能器制造方法

权利要求书

1.一种基于压电聚合物微结构阵列的俘能器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，压印模具的制备及处理：在硅片表面利用光刻和刻蚀工艺制备出所需的圆孔阵列图形结构，并对其进行表面处理，使其利于压印后的脱模；

第二步，基材和电极的选择及处理：基材和电极都采用FTO或ITO导电玻璃，利用匀胶机在基材表面旋涂一层厚度为微米级别的高分子压电聚合物溶液并在100℃热板上把残余溶剂蒸干；

第三步，压印及脱模：在烘箱中，以8Mpa的压力将处理后的压印模具压在聚合物薄膜上，并把烘箱温度升至压电聚合物的玻璃态转换温度以上，10-30分钟后，冷却至室温，脱模，在基材上留下压电聚合物的柱状阵列；

第四步，电场诱导流变成型：利用另一块FTO或ITO导电玻璃作为上电极，与基材组合形成一对平板电极，两平板电极之间有一层空气间隙，空气间隙是通过垫不同厚度的聚酰亚胺薄膜来控制，空气间隙要求是柱状阵列高度的2-4倍，把平板电极放入烘箱中，施加外接直流电源，正极连上电极，负极连基材，把烘箱温度升至压电聚合物的玻璃态转换温度以上，调节电压，使压电聚合物柱状阵列受到的电场力克服表面张力以及粘滞阻力流变，保持施加电压20-50min，直到压电聚合物微柱阵列接触到上电极并润湿形成顶部宽大的蘑菇状结构阵列；

第五步，压电聚合物固化直接获得压电俘能器：在保持电压不变的情况下，将烘箱冷却到室温后撤去电压，得到一组连接基材和上电极的压电聚合物微结构阵列，把基材和上电极之间的聚酰亚胺薄膜拔出，大深宽比的压电聚合物微结构阵列和上下电极一起构成了微型压电俘能器；

第六步，压电俘能器将周围机械振动转换为电能：将压电俘能器连接外部电路，经过整流器将外界机械振动产生的交流电转换成直流电，再经过滤波、直流变换等得到满足要求的直流电压，供给负载电阻。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电聚合物微结构阵列的俘能器制造方法，其特征在于：所述的压电聚合物是聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯与三氟乙烯共聚物P（VDF-TrFE）、聚氯乙烯（PVC）或尼龙-11。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电聚合物微结构阵列的俘能器制造方法，其特征在于：所述的压电聚合物溶液是通过把压电高分子粉末，以10%的质量浓度分散在相应溶剂中，在60℃水浴环境下用磁力搅拌机搅拌30-50分钟使其充分溶解得到。