[发明专利]一种能够提升压电系数的压电薄膜退火工艺

说明书

本发明公开了一种能够提升压电系数的压电薄膜退火工艺，具体涉及压电薄膜技术领域，本发明通过保持8mm/min的拉伸速率，PVDF压电薄膜内部结晶度增加且β相晶体增加，退火过程分为一段退火和二段退火，一段退火过程温度略高，为拉伸后PVDF基膜内部晶型转换提供充足能量，保证结晶度增加，在内部结晶度增加后，降低退火温度至120℃，使退火过程中α相晶体转化为β相晶体，增加整体结晶度的同时，使β相含量更为理想，充分改善压电薄膜的压电系数，在一定程度上改善压电薄膜的性能，便于大范围推广使用，经济效益理想。

技术领域

本发明涉及压电薄膜技术领域，更具体地说，本发明涉及一种能够提升压电系数的压电薄膜退火工艺。

背景技术

PVDF的晶区至少包括α、β、γ与δ4种晶型。其中，α晶型最稳定，但无极性，可从PVDF溶液或者熔融状态下直接得到；β晶型是极性最强的相，其偶极矩沿着链的方向排列且每个单体偶极矩达到2.1D，所以β相含量直接决定PVDF薄膜压电性能的强弱。压电薄膜的电特性是由弹性系数、压电常数和介电常数决定的。一般来说，压电常数表示压电材料的电响应程度。例如，压电常数表示相应于所加电场压电材料的扩展和收缩。

压电薄膜加工工艺中包括对薄膜的退火，退火过程中具体的温度不易把握，退火温度较低，无法将薄膜内部晶相转化为β相，退火温度过高可能导致晶相转化为γ相，导致压电薄膜加工的性能不够理想，不能很好的满足加工和使用的需求，因此研究一种能够提升压电系数的压电薄膜退火工艺具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种能够提升压电系数的压电薄膜退火工艺，本发明所要解决的技术问题是：退火过程中具体的温度不易把握，退火温度较低，无法将薄膜内部晶相转化为β相，退火温度过高可能导致晶相转化为γ相，导致压电薄膜加工的性能不够理想，不能很好的满足加工和使用的需求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能够提升压电系数的压电薄膜退火工艺，包括以下步骤：

S1、基液制备，将PVDF原料颗粒研磨成的PVDF粉末过筛后放入对应装有溶剂的烧杯内，搅拌均匀后，得到基膜溶液；

S2、基膜制备，将得到的基膜溶液放入对应涂膜机内部，完成涂布干燥，得到PVDF基膜；

S3、拉伸处理，对得到的PVDF基膜进行单轴拉伸处理，得到拉伸后的基膜；

S4、退火处理，拉伸后的基膜进行两段式退火处理；

S5、高温高压极化，退火处理后得到的PVDF基膜进行高温高压极化，得到压电薄膜；

S6、成品检验，采用红外光谱分析仪对得到的压电薄膜进行测定分析。

作为本发明的进一步方案：所述S1基液制备具体包括以下步骤：

S11、原料准备，烧杯清理后，将定量溶剂放入烧杯内，对PVDF原料颗粒研磨成的PVDF粉末进行筛分，并称量指定分量的PVDF粉末；

S12、原料混合，将PVDF粉末放入烧杯内部，采用磁力搅拌方式控制溶液转动，混合均匀后，得到基膜溶液。

作为本发明的进一步方案：所述S2基膜制备具体包括以下步骤：

S21、基板清理，首先采用硫酸和双氧水混合液煮沸后进行清洗，清洗结束后，用去离子水冲洗，采用氨水、双氧水和去离子水混合液进行清理，用去离子水冲洗，最后采用盐酸、双氧水和去离子水混合液进行清理，采用去离子水冲洗，最后干燥备用；

S22、溶液涂布，将清理后的基板放入涂膜机内，同时将得到的基膜溶液注入涂膜机内部，涂膜机将基膜溶液均匀涂布在基板表面；

S23、干燥，均匀涂布基膜溶液的基板，采用干燥设备进行烘干，最后将干燥得到的PVDF基膜取出。

作为本发明的进一步方案：所述S3拉伸处理具体包括以下步骤：

S31、将得到的PVDF基膜分割成预定尺寸；