[发明专利]压电驻极体材料组件的极化方法及应用

说明书

本发明提供一种压电驻极体材料组件，包括，依次设置的压电驻极体层、金属正电极层和绝缘层；金属正电极层包括，若干个独立的金属电极单元和连接电极；金属电极单元重复设置；连接电极与所有的金属电极单元连接导通。其优点在于实现具有相反方向电场的压电驻极体材料组件；先制备成压电驻极体材料组件，再对其进行极化，减少了材料表面积灰的概率；结构简单、制备方便、工艺简单、效率高，适合工厂批量化式生产。

技术领域

本发明涉及一种压电驻极体材料组件的极化方法及应用。

背景技术

压电换能器是一种将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能的器件，前者被成为传感器，后者被成为作动器。压电换能器中核心材料-压电材料是一种压电换能材料，能够实现机械能和电能之间的转换。压电驻极体材料是近年来崛起的新一代具有压电属性的非极性功能材料。压电驻极体材料内部或表面储存有永久的电荷，则需要进行极化。

压电驻极体材料极化机理是：当给压电驻极体材料施加外电场时，当这种电场强度超过气体的击穿阈值时，压电驻极体材料内气体发生电离，电离产生等量的正、负电荷(等离子体)分别沉积在孔洞的固体介质壁的上下面。与此同时，沉积在同一固体介质壁上的等离子体会形成内电场来削弱外电场强度，刚开始内电场和外电场的合电场仍大于气体的击穿场强，电离继续发生，固体介质壁上将沉积密度更高的等离子体，因而导致内电场越来越强和合电场越来越弱，最终合电场低于气体的击穿场强，电离停止。电离停止后，撤去外电源，这时固体介质壁上的电场平衡被打破，电场强度取决于沉积电荷形成的场强，如果内电场高于气体的击穿场强，将发生二次气体电离，即是反向击穿，沉积电荷会被第二次电离产生的等离子体中和掉一部分，直至剩余沉积电荷形成的电场低于气体的击穿阈值，反向击穿停止。极化结束后，固体介质壁上下面分别存在一定密度的正、负电荷，沉积电荷密度与压电驻极体材料的压电活性的高低密切关联。

压电驻极体材料组件是一个半成品，只有一层金属电极，因此在实际使用时需要再增加至少一层金属电极层与之相对，形成正、负信号。然后将其剪裁，以便获得相应的传感器、能量采集器或作动器。器件有具体的规格尺寸，所以在加工压电驻极体材料组件的时候，需要提前将需要的器件规格制作金属电极层上。现有的技术中，一般采用先将压电驻极体复合在金属接地层上，所谓金属接地层为一个整体的金属层，由金属接地层接地，然后对压电驻极体进行极化。由于极化装置释放正电压不稳定，基本都采用释放负电压进行极化，压电驻极体层内部固体介质壁上形成若干对空间电荷偶极子，靠近自由面一面的固体介质壁上储存为正电荷，压电驻极体层内部靠近金属正电极层相邻面一面的固体介质壁上储存为负电荷。但是根据需要金属电极层相邻面一面的固体介质壁上往往需要储存正电荷，这样才符合最终产品压电驻极体传感器的需求。而金属电极层为了防止与接地层导通，必然被包裹起来，所以无法实现接地。

发明内容

本发明的提供的一种压电驻极体材料组件的极化方法及应用，结构简单、制备方便、工艺简单、效率高，适合工厂批量化式生产；以克服上述现有技术的缺陷。

本发明提供一种压电驻极体材料组件，包括，依次设置的压电驻极体层、金属正电极层和绝缘层；金属正电极层包括，若干个独立的金属电极单元和连接电极；金属电极单元重复设置；连接电极与所有的金属电极单元连接导通。

进一步，本发明还提供一种压电驻极体材料组件，还可以具有这样的特征：每个金属电极单元具有至少一个引脚，连接电极与引脚连接导通。

进一步，本发明还提供一种压电驻极体材料组件，还可以具有这样的特征：连接电极为直线形，在金属电极单元和引脚的一侧。

进一步，本发明还提供一种压电驻极体材料组件，还可以具有这样的特征：连接电极为方波浪形。

进一步，本发明还提供一种压电驻极体材料组件，还可以具有这样的特征：金属正电极层的宽幅小于绝缘层的宽幅。

另外，本发明提供一种压电驻极体材料组件的制备方法，将上述金属正电极层制备在绝缘层上；将压电驻极体层制备在金属正电极层上。