[发明专利]一种柔性压电复合材料、柔性压电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将PVDF基聚合物、二维片层结构的Ti₃C₂T_x材料、有机溶剂三者形成分散液，其中，所述PVDF基聚合物溶于有机溶剂得到PVDF基聚合物溶液，所述Ti₃C₂T_x材料均匀分散在PVDF基聚合物溶液中，在所述PVDF基聚合物溶液中，PVDF基聚合物的质量浓度为1-25％，在所述分散液中，所述Ti₃C₂T_x材料相对于所述PVDF基聚合物的质量分数为0.001％～10％；

(2)将所述分散液涂覆在基板上并使所述有机溶剂挥发后得到薄膜；

(3)将所述薄膜在极化场强≤150MV/m的高压电场下进行极化得到PVDF基/Ti₃C₂Tx柔性压电复合材料薄膜。

2.根据权利要求1所述的柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于：所述PVDF基聚合物包括PVDF和PVDF基共聚物中的至少一种，所述PVDF基共聚物包括P(VDF-TrFE)、PVDF-HFP、P(VDF-CTFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)。

3.根据权利要求1所述的柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为极性溶剂，包括二甲基乙酰胺、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二乙基乙酰胺、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、丙酮、六甲基磷酸铵、氯仿、丙烯碳酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于：所述PVDF基聚合物溶液中，PVDF基聚合物的质量浓度为17～22％。

5.根据权利要求1所述柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于：在分散液中，Ti₃C₂T_x相对于PVDF基聚合物的质量分数为2～6％。

6.根据权利要求1所述的柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于：所述二维片层结构的Ti₃C₂T_x材料的片层尺寸长10nm～10000nm，厚度1～100nm，长高比≤5000。

7.根据权利要求1所述的柔性压电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的极化温度30～90℃，极化时间≤12h。

8.一种柔性压电复合材料，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的，其中，Ti₃C₂T_x材料相对于PVDF基聚合物的质量分数为0.001％～10％。

9.一种柔性压电器件，其特征在于，由权利要求8所述的柔性压电复合材料制备得到，包括柔性压电复合材料薄膜、在柔性压电复合材料薄膜的上下面分别设有电极层以及在两个电极层上分别设有保护层。

10.一种权利要求9所述的柔性压电器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将PVDF基聚合物、二维片层结构的Ti₃C₂T_x材料、有机溶剂三者形成分散液，其中，所述PVDF基聚合物溶于有机溶剂得到PVDF基聚合物溶液，所述Ti₃C₂T_x材料均匀分散在PVDF基聚合物溶液中，在所述PVDF基聚合物溶液中，PVDF基聚合物的质量浓度为1-25％，在所述分散液中，所述Ti₃C₂T_x材料相对于所述PVDF基聚合物的质量分数为0.001％～10％；

(2)将所述分散液涂覆在基板上并使所述有机溶剂挥发后得到薄膜；

(3)将所述薄膜在极化场强≤150MV/m的高压电场下进行极化得到PVDF基/Ti₃C₂Tx柔性压电复合材料薄膜，在所述柔性压电复合材料薄膜的上下两面分别制备电极层，并用保护层封装形成所述柔性压电器件；或者在步骤(2)所得的薄膜的一面先制备电极层，再在极化场强≤150MV/m的高压电场下进行极化，然后在另一面制备另一电极层，最后用保护层封装形成所述柔性压电器件。