[发明专利]PZT气凝胶/有机高分子多层压电复合涂层的制备方法

说明书

一种PZT气凝胶/有机高分子多层压电复合涂层的制备方法，属于压电材料技术领域。包括：1)制备PZT(P)气凝胶/PVDF(P1)浆料，并涂敷于基底上，烘干，得到PP1涂层；2)制备PZT气凝胶/PEO(P2)浆料，并涂敷于上述PP1涂层上，得到PP1|PP2双层涂层；3)制备并剥离PP1涂层，然后放置于PP1|PP2双层涂层的PP2涂层之上；4)重复，直至得到所需层数。本发明通过制备软硬交替的气凝胶涂层来克服包括PZT气凝胶在内的无机气凝胶强度低、脆性大、柔韧性差、不易加工成型而难以应用的固有局限性，实现气凝胶的便宜低廉应用，从根本上开辟了气凝胶的应用领域。

技术领域

本发明属于压电材料技术领域，具体涉及一种软硬交替PZT气凝胶/有机高分子多层压电复合涂层的制备方法。

背景技术

PZT气凝胶是一种具有优异性能的压电材料，由于其具有较低的密度和介电常数，使其具有较高的静水压品质因数，而其低而可调的密度可较好地与不同水域水的声阻抗相匹配，因此，PZT气凝胶作为水声换能器尤其是水听器的压电材料，可大大提高其分辨率和灵敏度，在深海资源勘探、水下导航、水下敌情侦察等方面有着巨大的应用前景。

然而，PZT气凝胶与常规气凝胶一样也存在着强度低、脆性大及不易加工成型等局限性，从而严重制约了PZT气凝胶在诸如深空深海恶劣环境下的应用。在前期研究中(廖家轩等，PZT/PVDF复合气凝胶的制备及表征，第二届全国先进复合材料科学与应用学术研讨会(2018))，简要报道了PZT与PVDF复合气凝胶可以显著提高单一PZT气凝胶的强度和韧性。因此，若将PZT气凝胶与有机材料复合形成软硬交替的气凝胶涂层势必能更加显著提高强度和柔韧性，而且根据复合材料优势互补的原理和异质涂层的界面层间耦合增强原理还将显著增强综合性能，从而从根本上克服包括PZT气凝胶在内的无机气凝胶强度低、脆性大、柔韧性差、加工成型性差、综合性能差以及难以应用等固有局限性，真正开辟气凝胶研发和应用的新领域。为此，本发明提供一种软硬交替PZT气凝胶/有机高分子多层压电复合涂层的制备方法。

鉴于气凝胶涂层报道得极少，PZT气凝胶/有机高分子多层压电复合涂层难见报道，未见有关软硬交替的PZT气凝胶涂层制备及其性能测试的报道，更因为我们前期研究(PZT基压电复合气凝胶的设计制备及表征,黄雄芳，2019年电子科技大学硕士学位论文)中PZT气凝胶/PVDF涂层的性能并不理想而难以实际应用，因此，本发明将为气凝胶的研发和应用提供有价值的物质基础和技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有PZT压电气凝胶脆性大、易成粉、不易加工成型、综合性能差以及难以应用等问题，本发明提供一种简单廉价的方法，制备出了厚度可调的具有三明治结构的软硬交替多层PZT气凝胶涂层。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种PZT气凝胶/有机高分子多层压电复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制备PZT(P)气凝胶/PVDF(P1)浆料，标记为PP1浆料；

将PZT气凝胶在空气或真空中进行600～800℃的退火使其晶化，在空气湿度不高于40％的条件下，将晶化后的PZT气凝胶与PVDF粉末混合均匀进行干研磨至无颗粒感，之后滴入有机溶剂进行湿研磨制得PZT气凝胶/PVDF复合浆料，记为PP1浆料；

步骤2：制备PZT气凝胶/PVDF复合涂层，记为PP1涂层；

在空气湿度不高于40％的条件下，将步骤1制得的PP1浆料均匀涂敷在经80～100℃活化5～10min的石英基底上，再经50～80℃烘干得PP1涂层；

步骤3：制备PZT气凝胶/PEO(P2)浆料，标记为PP2浆料；