[发明专利]一种氟碳压电传感器及其制备方法

说明书

一种氟碳压电传感器及其制备方法，其中氟碳压电传感器包括聚全氟乙丙烯层、复合聚合物层和电极层，复合聚合物层由聚全氟乙丙烯与纤维聚四氟乙烯复合而成，且复合聚合物层的表面均匀间隔设置有多个条状凹槽；聚全氟乙丙烯层夹设在两层复合聚合物层之间，且两层复合聚合物层的条状凹槽相互交叉排列，以组成呈瓦楞结构的复合氟碳聚合物；电极层包括正、负电极层，正、负电极层分别镀设在复合氟碳聚合物的顶层和底层上。本发明的氟碳压电传感器由于具有瓦楞结构的内部空隙，不仅能减少复合氟碳聚合物的杨氏模量和硬度，使其可以随意弯折，可靠性好；同时能提高电荷存储量，压电反应的灵敏度更高，并且具有体积小、重量轻、可弯折、成本低的特点。

技术领域

本发明涉及压力传感技术领域，具体涉及一种氟碳压电传感器及其制备方法。

背景技术

目前，大多数传统的压电传感器都是由电池供电，然而这种通过电池供电的压电传感器，其使得设备结构复杂，从而影响了其使用精度。另外，用于生产该传统压电传感器的压电材料存在较低的纵向压电系数、抗脆性差、刚度强等缺陷，而且使用成本高，因此，传统的压电传感器不适合应用电子皮肤领域中。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种氟碳压电传感器及其制备方法，以解决传统压电传感器，由于其包含的压电材料存在较低的纵向压电系数、抗脆性差、刚度强，且使用成本高等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种氟碳压电传感器，包括聚全氟乙丙烯层、复合聚合物层和电极层，其中：

所述复合聚合物层由聚全氟乙丙烯与纤维聚四氟乙烯复合而成，且复合聚合物层的表面均匀间隔设置有多个条状凹槽；

所述聚全氟乙丙烯层夹设在两层复合聚合物层之间，且两层复合聚合物层的条状凹槽相互交叉排列，以组成呈瓦楞结构的复合氟碳聚合物；

所述电极层包括正电极层和负电极层，所述正电极层和所述负电极层分别镀设在复合氟碳聚合物的顶层和底层上。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述两层复合聚合物层的条状凹槽的交叉角度为90度。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述电极层的材料为银。

作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种氟碳压电传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、将聚全氟乙丙烯和纤维聚四氟乙烯堆叠，并采用两片平面型第一钢板进行第一次热压，以使聚全氟乙丙烯和纤维聚四氟乙烯复合成片状结构的复合聚合物；

S2、将复合聚合物夹设在两片具有多条凹槽的第二钢板中进行第二次热压，以使复合聚合物表面产生多个间隔设置的条状凹槽；

S3、将片状的聚全氟乙丙烯夹设在两片具有条状凹槽的复合聚合物中间，且两片复合聚合物的条状凹槽相互交叉排列，并采用两片平面型第三钢板在高温下进行第三次热压，以形成呈瓦楞结构的复合氟碳聚合物；

S4、将复合氟碳聚合物进行电晕充电，以产生宏观偶极子；

S5、将分别位于放电后的复合氟碳聚合物上下位置的两片复合聚合物作为驻极体，分别镀上电极层，以形成氟碳压电传感器。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤S1中，将聚全氟乙丙烯和纤维聚四氟乙烯堆叠，并采用两片平面型第一钢板进行第一次热压，以使聚全氟乙丙烯和纤维聚四氟乙烯复合成片状结构的复合聚合物具体包括：

所述聚全氟乙丙烯的厚度为50μm，所述纤维聚四氟乙烯的厚度为25μm，孔隙度为60％，第一次热压过程中，温度为120℃，压力为10MPa，热压时间为1～3分钟。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤S2中，将复合聚合物夹设在两片具有多条凹槽的第二钢板中进行第二次热压，以使复合聚合物表面产生多个间隔设置的条状凹槽具体包括：