压电驻极体结构及其制备方法
【专利摘要】一种压电驻极体结构，包括第一驻极体膜、第二驻极体膜、第一胶层及电极，第一驻极体膜的表面形成有呈阵列分布的多个第一凹槽，第一驻极体膜与第二驻极体膜经过极化后内部分别储存有极性相反的电荷，第一胶层涂覆于第一驻极体膜上与第一凹槽的槽口相邻的表面，用于复合第一驻极体膜和第二驻极体膜，复合后第一凹槽形成规则且有序的孔洞结构，该压电驻极体结构采用先极化再复合的方法形成，可以避免在压电驻极体结构表层产生与近孔洞表面电荷极性相反的体电荷。且该压电驻极体结构采用胶粘的方式完成第一驻极体膜与第二驻极体膜的复合，避免热融合的高温造成内部电荷的流失。同时提供一种制备压电驻极体结构的方法。
【专利说明】压电驻极体结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功能材料【技术领域】，特别是涉及一种压电驻极体结构及其制备方法。【背景技术】
[0002]压电驻极体(Piezoelectret)是一类兼具压电特性和驻极体特性的新型机电/电机转换材料。这种材料的压电性源于材料内特殊的封闭孔洞结构和沉积在这些孔洞相对两壁上极性相反的空间电荷，结构上并不存在传统无机压电材料和有机压电聚合物材料中的固有电偶极子。这种基于聚合物材料的压电驻极体具有极高的压电系数，同时具有聚合物材料的一般特性，例如质量轻、厚度薄、韧性高、材料柔软易于弯折、适应各种环境、无毒无害环保、可大面积成膜、成本低廉、声阻抗与人体和水相匹配等等。因此，基于压电驻极体结构的诸多优势，其在高端声学、人工智能、生物传感、主动降噪、精密探测、安防医疗等方面的应用前景十分广阔。
[0003]压电驻极体综合了传统压电陶瓷和压电聚合物的突出特性，相较于压电陶瓷、压电单晶具有明显的结构优势，而压电系数远大于聚偏氟乙烯(PVDF)及其聚合物等有机压电材料，一般能达到500pC/N以上。
[0004]目前，常见的压电驻极体材料是聚丙烯泡沫(Polypropylene, PP)压电驻极体,其基材是已实现工业化生产的PP泡沫薄膜，但是PP压电驻极体结构因组分和加工工艺的原因在制造后存在局部缺陷，在采用接触法极化材料时极易因缺陷部分被击穿而受到破坏，因而只能采用电晕极化方法，但PP压电驻极体经电晕法极化后，除了内部孔洞表面储存有气体电离产生的等量正负电荷外，PP压电驻极体结构表层也被注入了一定数量与近孔洞表面电荷极性相反的体电荷，这部分体电荷对PP压电驻极体的压电性能产生副作用。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对极化时容易在材料表层注入与近孔洞表面电荷极性相反的体电荷的问题，提供一种可以避免在材料表层产生体电荷的压电驻极体结构及其制备方法。
[0006]一种压电驻极体结构，包括:
[0007]第一驻极体膜，其表面形成有呈阵列分布的多个第一凹槽，所述第一驻极体膜经过极化后内部储存有电荷；
[0008]第二驻极体膜，正对于所述第一驻极体膜，所述第二驻极体膜经过极化后内部储存有与所述第一驻极体膜极性相反的电荷；
[0009]第一胶层，设置于所述第一驻极体膜与第二驻极体膜之间，用于复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一胶层涂覆于所述第一驻极体膜上与所述第一凹槽的槽口相邻的表面；及
[0010]电极，用于连接到压电应用电路中，所述电极包括第一电极及第二电极，所述第一电极形成于所述第一驻极体膜远离所述第二驻极体膜的表面，所述第二电极形成于所述第二驻极体膜远离所述第一驻极体膜的表面。[0011]在其中一个实施例中，所述第二驻极体膜靠近所述第一驻极体膜的表面形成有呈阵列分布的多个第二凹槽，多个所述第二凹槽与多个所述第一凹槽一一对应。
[0012]在其中一个实施例中，所述第一凹槽和第二凹槽均为方形凹槽或圆形凹槽。
[0013]在其中一个实施例中，所述第一驻极体膜与所述第二驻极体膜之间还设置有多孔网膜，所述多孔网膜上形成有呈阵列分布的多个通孔，所述通孔与所述第一凹槽一一对应，所述第一胶层位于所述多孔网膜与所述第一驻极体膜之间，所述第一胶层用于粘接所述多孔网膜与第一驻极体膜，所述多孔网膜与所述第二驻极体膜之间还设置有第二胶层，所述第二胶层用于粘接所述多孔网膜与所述第二驻极体膜。
[0014]在其中一个实施例中，所述第一驻极体膜的材料为聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基树脂、或聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意一种，所述第二驻极体膜的材料为多孔聚四氟乙烯或聚三氟氯乙烯。
[0015]在其中一个实施例中，所述导电材料选自金属、金属合金、有机导电材料、无机导电化合物、导电银胶、导电墨水或石墨中的任意一种，所述第一电极及第二电极的厚度均为IOnm ?lOOOnm。
[0016]一种压电驻极体结构的制备方法，包括以下步骤:
[0017]提供第一驻极体膜；
[0018]在所述第一驻极体膜表面形成呈阵列分布的多个第一凹槽；
[0019]提供第二驻极体膜；
[0020]对所述第一驻极体膜及第二驻极体膜极化，使所述第一驻极体膜与第二驻极体膜的内部分别储存有极性相反的电荷；
[0021]复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜；
[0022]在所述第一驻极体膜远离所述第二驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第一电极，在所述第二驻极体膜远离第一驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第二电极。
[0023]在其中一个实施例中，还包括步骤:在所述第二驻极体膜正对于所述第一驻极体膜的表面形成呈阵列分布的多个第二凹槽。
[0024]在其中一个实施例中，步骤复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜具体包括以下步骤:
[0025]采用格挡层密封所述第一凹槽的槽口并将所述第一驻极体膜固定于形成有负压的固定装置上；
[0026]在所述第一驻极体膜上与所述第一凹槽的槽口相邻的表面涂覆胶水形成第一胶层；
[0027]卸去所述格挡层；
[0028]将所述第二驻极体膜覆盖于所述第一驻极体膜涂覆有第一胶层的一面并施加压力；
[0029]取出样品直至完全固化后得到复合后的第一驻极体膜与第二驻极体膜。
[0030]在其中一个实施例中，复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜具体包括以下步骤:
[0031]提供多孔网膜，所述多孔网膜上形成有与所述第一凹槽一一对应的多个通孔，将所述多孔网膜固定；
[0032]采用格挡层密封所述多孔网膜的多个通孔，在所述多孔网膜表面涂覆胶水以形成第一胶层，卸去所述格挡层；
[0033]将所述第一驻极体膜覆盖于所述多孔网膜表面并施加压力；
[0034]取出所述第一驻极体膜与多孔网膜复合后的样品，反向固定所述样品；
[0035]采用格挡层密封所述多孔网膜的多个通孔并将所述样品固定于形成有负压的固定装置上；
[0036]在所述多孔网膜背向所述第一驻极体膜的表面涂覆胶水以形成第二胶层，卸去所述格挡层；
[0037]将所述第二驻极体膜覆盖于所述多孔网膜表面并施加压力；
[0038]取出样品直至完全固化后得到复合后的第一驻极体膜与第二驻极体膜。
[0039]上述压电驻极体结构及其制备方法至少包括以下优点:
[0040](I)第一驻极体膜表面形成有呈阵列分布的第一凹槽，该压电驻极体结构由第一驻极体膜与第二驻极体膜通过第一胶层复合而成，则复合后第一凹槽形成规则且有序的孔洞结构，该压电驻极体结构采用先极化再复合的方法形成，可以避免在压电驻极体结构表层产生与近孔洞表面电荷极性相反的体电荷。且该压电驻极体结构采用胶粘的方式完成第一驻极体膜与第二驻极体膜的复合，避免热融合的高温造成内部电荷的流失。
[0041](2)第一驻极体膜由储存负电荷能力强的材料形成，第二驻极体膜由储存正电荷能力强的材料形成，第一凹槽为方形凹槽或圆形凹槽，形成的孔洞结构规则且分布有序，提高了该压电驻极体结构内部电荷储存密度和稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1为第一实施方式中压电驻极体结构的结构示意图；
[0043]图2为图1中第一驻极体膜的结构示意图；
[0044]图3为图1中第一驻极体膜的另一实施方式的结构示意图；
[0045]图4为图1所示压电驻极体结构的制备流程图；
[0046]图5为第二实施方式中压电驻极体结构的结构示意图；
[0047]图6为图5所示压电驻极体结构的制备流程图。
【具体实施方式】
[0048]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0049]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0050]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0051]请参阅图1，为第一实施方式中压电驻极体结构100的结构示意图。该压电驻极体结构100包括第一驻极体膜110、第二驻极体膜120、第一胶层130及电极140。
[0052]第一驻极体膜110可以由储存负电荷能力较强的驻极体材料形成，例如第一驻极体膜110的材料可以选自聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene, PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene, FEP)、全氟烧氧基树脂(Polyfluoroalkoxy, PFA)>或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate, PEN)中的任意一种。第一驻极体膜110的厚度范围可以为0.Ιμπι?2000μπι，例如可以为25 μ m。第一驻极体膜110表面形成有呈阵列分布的多个第一凹槽112。如图2所示，第一凹槽112可以为圆形凹槽。如图3所示，在其它的实施方式中，第一凹槽112也可以为方形凹槽。第一驻极体膜110经过极化后储存有负电荷。
[0053]第二驻极体膜120正对于第一驻极体膜110。第二驻极体膜120可以由储存正电荷能力较强的驻极体材料形成，例如第二驻极体膜120的材料可以选自多孔聚四氟乙烯(ePTFE)或聚三氟氯乙烯(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE)。多孔聚四氟乙烯为聚四氟乙烯中的一种，其储存正电荷和负电荷的能力都较强，在其它的实施方式中多孔聚四氟乙烯还可以作为储存负电荷的材料。第二驻极体膜120的厚度范围可以为0.Ιμπι?2000 μ m，例如可以为25 μ m。具体地到本实施方式中，第二驻极体膜120表面平整，未经过成型治具形成凹槽结构。当然，在其它的实施方式中，也可以通过成型治具在第二驻极体膜靠近第一驻极体膜的那个表面形成第二凹槽结构，第二凹槽可以为方形凹槽，也可以为圆形凹槽。第二驻极体膜经过极化后储存有正电荷，所以第二驻极体膜内部储存的电荷与第一驻极体膜内部储存的电荷极性相反。
[0054]第一胶层130设置于第一驻极体膜110与第二驻极体膜120之间,用于复合第一驻极体膜110与第二驻极体膜120。第一驻极体膜110上与第一凹槽112的槽口相邻的表面涂覆有第一胶层130，第一凹槽112的槽底和槽壁均未形成第一胶层130。具体地，第一胶层可130以为双组分胶粘剂(也称AB胶)形成的层状物。当然，第一胶层130还可以为UV胶等形成的层状物。第一胶层130的厚度范围值为0.001 μ m?10 μ m。
[0055]电极140由导电材料形成，用于连接到压电应用电路中。电极包括第一电极142和第二电极144，第一电极142形成于第一驻极体膜110远离第二驻极体膜120的表面，第二电极144形成于第二驻极体膜120远离第一驻极体膜110的表面。具体地，导电材料可以选自选自金属、金属合金、有机导电材料、无机导电化合物、导电银胶、导电墨水或石墨中的任意一种。第一电极142及第二电极144的厚度可以为IOnm?lOOOnm。例如,第一电极142及第二电极144的厚度80nm或200nm。
[0056]请参阅图4，为一实施方式中的压电驻极体结构的制备方法，其包括以下步骤:
[0057]步骤S110，提供第一驻极体膜。第一驻极体膜可以由储存负电荷能力较强的驻极体材料形成，例如第一驻极体膜的材料可以选自聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene, FEP)、全氟烧氧基树脂(Polyfluoroalkoxy, PFA)、或聚萘二 甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate, PEN)中的任意一种。第一驻极体膜的厚度范围可以为0.1 μ m?2000 μ m,例如可以为25 μ m。
[0058]步骤S120，在所述第一驻极体膜表面形成呈阵列分布的多个第一凹槽。可以采用气压成型法或热压成型法。
[0059]具体地，当采用气压成型法时，先设计带有与第一凹槽相适配的凸块或凹槽的成型治具，结合终端应用产品对压电驻极体结构的结构和性能参数要求，设计出凹槽或凸块的形状、大小、间距和深度。然后将成型治具有凸块或凹槽的那面朝上放置在气压成型机底板上，将第一驻极体膜平整的覆盖在成型治具上。打开气压成型机，设置气压成型机的工作温度、气压，保证工作温度低于第一驻极体膜的熔点，气压为0.1MPa?lOMPa，程序控制达到目标温度后，自动冷却至常温，然后松压，第一驻极体膜的表面形成有呈阵列分布的多个第一凹槽。
[0060]当采用热压成型法时，先设计带有与第一凹槽相适配的凸块或凹槽的成型治具，结合终端应用产品对压电驻极体结构的结构和性能参数要求，设计出凹槽或凸块的形状、大小、间距和深度。然后将成型治具有凸块或凹槽的那面朝上放置在热压成型机的底板上，将第一驻极体膜平整的覆盖在成型治具上，并在第一驻极体膜表面覆盖一张乳胶垫，然后再压一块钢板。打开热压成型机，设置热压成型机的工作温度、压力，保证工作温度不高于第一驻极体膜的熔点，气压为0.1MPa?5MPa，程序控制达到目标温度后，保压2min，自动冷却至常温，然后松压，第一驻极体膜表面形成有呈阵列分布的多个第一凹槽。
[0061]步骤S130，提供第二驻极体膜。第二驻极体膜可以由储存正电荷能力较强的驻极体材料形成，例如第二驻极体膜的材料可以选自多孔聚四氟乙烯(ePTFE)或聚三氟氯乙烯(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE)。第二驻极体膜的厚度范围可以为0.1 μ m?2000 μ m,例如可以为25 μ m。
[0062]步骤S140，对第一驻极体膜及第二驻极体膜极化，使第一驻极体膜与第二驻极体膜的内部分别储存极性相反的电荷。可以采用电晕极化法、电子束极化法或辐射极化法极化。极化电压可调，从负压源电压_50kV?-5kV，正压源电压+5kV?+IOOkV,极化时间IOs?lOmin。具体到本实施方式中，采用电晕极化法极化第一驻极体膜和第二驻极体膜。当极化第一驻极体膜时，第一驻极体膜形成有第一凹槽的那面正对极化针，极化电压采用负压源电压，使第一驻极体膜内部储存有负电荷。当极化第二驻极体膜时，极化电压采用正压源电压，使第二驻极体膜内部储存有正电荷。
[0063]步骤S150，复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜。具体到本实施方式中，包括以下步骤:
[0064]步骤S151，采用格挡层密封第一凹槽的槽口并将第一驻极体膜固定于形成有负压的固定装置上。可以先将成型过且经过极化的第一驻极体膜嵌入一特定治具中，该特定治具与成型时的成型治具结构相同，保证第一驻极体膜表面平整。然后采用格挡层密封第一凹槽的槽口并将第一驻极体膜固定于形成有负压的固定装置上，由于第一驻极体膜与第二驻极体膜经过极化后，所携带的相反电荷会产生较大的吸力，负压装置可以避免第一凹槽与第二驻极体膜吸合。格挡层可以阻隔胶水进入第一凹槽的槽壁和槽底。
[0065]步骤S152，在所述第一驻极体膜上与所述第一凹槽的槽口相邻的表面涂覆胶水形成第一胶层。第一胶层可以是双组分胶粘剂(也称AB胶)形成的层状物。当然，第一胶层还可以为UV胶等形成的层状物。第一胶层的厚度范围值为0.0Olym?ΙΟμπι。[0066]步骤S153，卸去所述格挡层。
[0067]步骤S154，将所述第二驻极体膜覆盖于所述第一驻极体膜涂覆有第一胶层的一面并施加压力。可以先将第二驻极体膜人嵌入一特定治具中，该特定治具与第二驻极体膜的结构相同，保证第二驻极体膜平整。然后将第二驻极体膜覆盖在第一驻极体膜涂覆有第一胶层的那面并施加压力IKPa?50KPa，保持IOs?180s。
[0068]步骤S155，取出样品直至完全固化后得到复合后的第一驻极体膜与第二驻极体膜。先拆去治具，然后取出样品，放置在洁净的环境中24h，直到完全固化后，得到复合后的第一驻极体膜和第二驻极体膜。
[0069]步骤S160，在第一驻极体膜远离第二驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第一电极，在第二驻极体膜远离第一驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第二电极。具体地，可以采用真空镀膜、印刷、银胶刮履、转印、喷印或贴导电膜方式形成第一电极及第二电极。当选用多孔PTFE材料时，其表面形成电极必须采用银胶刮履、转印方式，而选用非多孔PTFE膜材料时，其表面形成电极包括但不限于镀膜、银胶刮履、转印、喷印等方式。导电材料选自金属、金属合金、有机导电材料、无机导电化合物、导电银胶、导电墨水或石墨中的任意一种，在确保电导率和附着力合格的前提下第一电极及第二电极越薄越好，第一电极及第二电极的厚度均为IOnm?lOOOnm。
[0070]在其它的实施方式中，当第二驻极体膜的表面形成有第二凹槽时，其具体步骤为采用气压成型法或热压成型法在所述第二驻极体膜正对于所述第一驻极体膜的表面形成呈阵列分布的多个第二凹槽。第二凹槽的形状、大小、间距、深度与第一凹槽的形状、大小、间距、深度相同，故而形成第二凹槽的步骤与形成第一凹槽的步骤相同，这里不再赘述。
[0071]上述压电驻极体结构及其制备方法至少包括以下优点:
[0072](I)第一驻极体膜110表面形成有呈阵列分布的第一凹槽112，该压电驻极体结构100由第一驻极体膜110与第二驻极体膜120通过第一胶层130复合而成，则复合后第一凹槽112形成孔洞结构，该压电驻极体结构100采用先极化再复合的方法形成，可以避免在压电驻极体结构表层产生与近孔洞表面电荷极性相反的体电荷。且该压电驻极体结构100采用胶粘的方式完成第一驻极体膜110与第二驻极体膜120的复合，避免热融合的高温造成内部电荷的流失。
[0073](2)第一驻极体膜110由储存负电荷能力强的材料形成，第二驻极体膜120由储存正电荷能力强的材料形成，第一凹槽112为方形凹槽或圆形凹槽，形成的孔洞结构规则且分布有序，提高了该压电驻极体结构100内部电荷储存密度和稳定性。
[0074]请参阅图5，为第二实施方式的压电驻极体结构的结构示意图，该压电驻极体结构200包括第一驻极体膜210、第二驻极体膜220、第一胶层230、多孔网膜240、第二胶层250及电极260。
[0075]具体到本实施方式中，第一驻极体膜210及第二驻极体膜220的结构及材料与第一实施方式中第一驻极体膜Iio及第二驻极体膜120的的结构及材料相同，这里不再赘述。电极260与第一实施方式中的电极140结构和材料相同，电极260包括第一电极262及第二电极264。与第一实施方式不同的地方在于第一驻极体膜210与第二驻极体膜220之间还设置有多孔网膜240，第一驻极体膜210与多孔网膜240之间通过第一胶层230复合，第二驻极体膜220与多孔网膜240之间通过第二胶层250复合。多孔网膜240选自PET、PA、PVC等，一般统称无纺布，多孔网膜240上形成有呈阵列分布的多个通孔242，通孔242与第一凹槽212—一对应。当然，在其它的实施方式中，第二驻极体膜正对于第一驻极体膜的表面也可以形成呈阵列分布的多个第二凹槽，第二凹槽与第一凹槽及通孔一一对应。在其它的实施方式中，第一驻极体膜的表面还可以不形成第一凹槽，而只在多孔网膜上形成多个呈阵列分布的通孔，再通过复合第一驻极体膜、多孔网膜和第二驻极体膜，即可形成规则有序的孔洞结构。
[0076]具体到本实施方式中，第一胶层230与第一实施方式中的第一胶层130结构和材料相同，这里不再赘述。具体地，第二胶层250可以为双组分胶粘剂(也称AB胶)形成的层状物。当然，第二胶层250还可以为UV胶等形成的层状物。第二胶层250的厚度范围值为
0.001 μ m ?10 μ m。
[0077]请参阅图6，为第二实施方式中压电驻极体结构的制备方法，其包括以下步骤:
[0078]步骤S210，提供第一驻极体膜。第一驻极体膜可以由储存负电荷能力较强的驻极体材料形成，例如第一驻极体膜的材料可以选自聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene, FEP)、全氟烧氧基树脂(Polyfluoroalkoxy, PFA)、或聚萘二 甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate, PEN)中的任意一种。第一驻极体膜的厚度范围可以为0.1 μ m?2000 μ m,例如可以为25 μ m。
[0079]步骤S220，在所述第一驻极体膜表面形成呈阵列分布的多个第一凹槽。可以采用气压成型法或热压成型法。与步骤S120相同，这里不再赘述。
[0080]步骤S230，提供第二驻极体膜。第二驻极体膜可以由储存正电荷能力较强的驻极体材料形成，例如第二驻极体膜的材料可以选自多孔聚四氟乙烯(ePTFE)或聚三氟氯乙烯(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE)。第二驻极体膜的厚度范围可以为0.1 μ m?2000 μ m,例如可以为25 μ m。
[0081]步骤S240，对所述第一驻极体膜及第二驻极体膜极化，使所述第一驻极体膜与第二驻极体膜的内部分别储存极性相反的电荷。可以采用电晕极化法、电子束极化法或辐射极化法，具体与步骤S140相同。
[0082]步骤S250，复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜。具体到本实施方式中，包括以下步骤:
[0083]步骤S251，提供多孔网膜，多孔网膜上形成有与第一凹槽一一对应的多个通孔，将多孔网膜固定。多孔网膜由PET、PA、PVC等，一般统称无纺布形成。
[0084]步骤S252，采用格挡层密封所述多孔网膜的多个通孔，在多孔网膜的表面涂覆胶水以形成第一胶层，卸去格挡层。采用格挡层密封通孔后再涂覆胶水，可以防止胶水进入通孔中，形成第一胶层后再卸去格挡层。
[0085]步骤S253，将第一驻极体膜覆盖于多孔网膜表面并施加压力。压力的范围为IKPa ?50KPa,并保持 IOs ?180s。
[0086]步骤S254，取出第一驻极体膜与多孔网膜复合后的样品，反向固定该样品。
[0087]步骤S255，采用格挡层密封多孔网膜的多个通孔并将样品固定于形成有负压的固定装置上。格挡层密封多孔网膜的多个通孔，防止胶水进入通孔中。然后将样品固定在形成有负压的固定装置上，由于第一驻极体膜与第二驻极体膜经过极化后，所携带的相反电荷会产生较大的吸力，负压装置可以避免第一凹槽与第二驻极体膜吸合。[0088]步骤S256，在多孔网膜背向第一驻极体膜的表面涂覆胶水以形成第二胶层，卸去格挡层。第二胶层用于粘接多孔网膜和第二驻极体膜。
[0089]步骤S257，将第二驻极体膜覆盖于多孔网膜表面并施加压力。压力的范围为IKPa ?50KPa,并保持 IOs ?180s。
[0090]步骤S258，取出样品直至完全固化后得到复合后的第一驻极体膜与第二驻极体膜。先拆去治具，然后取出样品，放置在洁净的环境中24h，直到完全固化后，得到复合后的第一驻极体膜和第二驻极体膜。
[0091]步骤S260，在第一驻极体膜远离第二驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第一电极，在第二驻极体膜远离第一驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第二电极。具体与步骤S160相同。
[0092]在其它的实施方式中，当第二驻极体膜的表面形成有第二凹槽时，还包括步骤采用气压成型法或热压成型法在所述第二驻极体膜正对于所述第一驻极体膜的表面形成呈阵列分布的多个第二凹槽。第二凹槽的形状、大小、间距、深度与第一凹槽的形状、大小、间距、深度相同，故而形成第二凹槽的步骤与形成第一凹槽的步骤相同，这里不再赘述。
[0093]上述压电驻极体结构200及其制备方法至少包括以下优点:
[0094](I)第一驻极体膜210表面形成有呈阵列分布的第一凹槽212，该压电驻极体结构200由第一驻极体膜210与第二驻极体膜220通过第一胶层230、多孔网膜240和第二胶层250复合而成，则复合后第一凹槽212和通孔242共同形成孔洞结构，该压电驻极体结构200采用先极化再复合的方法形成，可以避免在压电驻极体结构200表层产生与近孔洞表面电荷极性相反的体电荷。且该压电驻极体结构200采用胶粘的方式完成第一驻极体膜210与第二驻极体膜220的复合，避免热融合的高温造成内部电荷的流失。
[0095](2)第一驻极体膜210由储存负电荷能力强的材料形成，第二驻极体膜220由储存正电荷能力强的材料形成，第一凹槽212为方形凹槽或圆形凹槽，形成的孔洞结构规则且分布有序，提高了该压电驻极体结构200内部电荷储存密度和稳定性。
[0096]以下是具体的实施例
[0097]实施例1
[0098]制备多孔PTFE/FEP压电驻极体结构
[0099]提供厚度为12.5 μ m的FEP薄膜，采用规格为10*10*0.8cm的成型治具，并用气压成型法，成型气压为0.8MPa，工作温度为170°C，在FEP薄膜表面形成呈阵列分布的圆形凹槽，圆形凹槽的大小为Φ1.5mm,相邻两凹槽之间的间距为0.3mm,凹槽的深度为0.5mm。提供厚度为25 μ m的多孔PTFE薄膜，采用电晕极化法对FEP薄膜和多孔PTFE薄膜极化，当极化FEP薄膜时，极化电压为_15kV，极化时间Imin ;当极化多孔PTFE薄膜时，极化电压为13kV，极化时间为lmin。采用格挡层密封圆形凹槽，并将FEP薄膜固定在形成有负压的装置上，在FEP薄膜上与凹槽槽口相邻的表面涂覆胶水，胶水固化温度为80°C，固化时间40min，形成第一胶层，然后卸去格挡层，将多孔PTFE薄膜覆盖在FEP薄膜上涂覆有胶水的一面并施加3KPa的压力，取出复合后的FEP薄膜和多孔PTFE薄膜，在PFE薄膜远离多孔PTFE薄膜的一面采用真空镀膜镀上铝电极，厚度为80nm，在多孔PTFE薄膜远离PFE薄膜的一面采用印刷方式形成银电极，厚度为200nm，得到多孔PTFE/FEP压电驻极体结构。
[0100]实施例2[0101]制备多孔PTFE薄膜/PET网膜/多孔PTFE薄膜
[0102]提供厚度为50um且为60目的PET网膜，第一驻极体膜和第二驻极体膜都选用厚25um的多孔PTFE薄膜。采用电晕极化法对PET网膜和多孔PTFE薄膜极化，采用_13kV极化电压电晕法极化其中一未成型的多孔PTFE薄膜,米用15kV极化电压电晕法极化另一未成型的多孔PTFE薄膜，极化时间lmin。在PET网膜的相对两表面分别涂覆胶水，然后施加压力5KPa，胶水固化温度80°C，时间50min，形成第一胶层和第二胶层。在第一驻极体膜及第二驻极体膜表面分别刷银胶厚度为200nm，形成第一电极和第二电极。并在温度为100°C情况下固化25min。
[0103]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种压电驻极体结构，其特征在于，包括: 第一驻极体膜，其表面形成有呈阵列分布的多个第一凹槽，所述第一驻极体膜经过极化后内部储存有电荷； 第二驻极体膜，正对于所述第一驻极体膜，所述第二驻极体膜经过极化后内部储存有与所述第一驻极体膜极性相反的电荷； 第一胶层，设置于所述第一驻极体膜与第二驻极体膜之间，用于复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一胶层涂覆于所述第一驻极体膜上与所述第一凹槽的槽口相邻的表面；及 电极，用于连接到压电应用电路中，所述电极包括第一电极及第二电极，所述第一电极形成于所述第一驻极体膜远离所述第二驻极体膜的表面，所述第二电极形成于所述第二驻极体膜远离所述第一驻极体膜的表面。
2.根据权利要求1所述的压电驻极体结构，其特征在于，所述第二驻极体膜靠近所述第一驻极体膜的表面形成有呈阵列分布的多个第二凹槽，多个所述第二凹槽与多个所述第一凹槽——对应。
3.根据权利要求2所述的压电驻极体结构 ，其特征在于，所述第一凹槽和第二凹槽均为方形凹槽或圆形凹槽。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的压电驻极体结构，其特征在于，所述第一驻极体膜与所述第二驻极体膜之间还设置有多孔网膜，所述多孔网膜上形成有呈阵列分布的多个通孔，所述通孔与所述第一凹槽一一对应，所述第一胶层位于所述多孔网膜与所述第一驻极体膜之间，所述第一胶层用于粘接所述多孔网膜与第一驻极体膜，所述多孔网膜与所述第二驻极体膜之间还设置有第二胶层，所述第二胶层用于粘接所述多孔网膜与所述第二驻极体膜。
5.根据权利要求1所述的压电驻极体结构，其特征在于，所述第一驻极体膜的材料为聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基树脂、或聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意一种，所述第二驻极体膜的材料为多孔聚四氟乙烯或聚三氟氯乙烯。
6.根据权利要求1所述的压电驻极体结构，其特征在于，所述导电材料选自金属、金属合金、有机导电材料、无机导电化合物、导电银胶、导电墨水或石墨中的任意一种，所述第一电极及第二电极的厚度均为IOnm~lOOOnm。
7.一种压电驻极体结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供第一驻极体膜； 在所述第一驻极体膜表面形成呈阵列分布的多个第一凹槽； 提供第二驻极体膜； 对所述第一驻极体膜及第二驻极体膜极化，使所述第一驻极体膜与第二驻极体膜的内部分别储存有极性相反的电荷； 复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜； 在所述第一驻极体膜远离所述第二驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第一电极，在所述第二驻极体膜远离第一驻极体膜的表面形成由导电材料形成的第二电极。
8.根据权利要求7所述的压电驻极体结构的制备方法，其特征在于，还包括步骤:在所述第二驻极体膜正对于所述第一驻极体膜的表面形成呈阵列分布的多个第二凹槽。
9.根据权利要求7或8所述的压电驻极体结构的制备方法，其特征在于，步骤复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜具体包括以下步骤: 采用格挡层密封所述第一凹槽的槽口并将所述第一驻极体膜固定于形成有负压的固定装置上； 在所述第一驻极体膜上与所述第一凹槽的槽口相邻的表面涂覆胶水形成第一胶层； 卸去所述格挡层； 将所述第二驻极体膜覆盖于所述第一驻极体膜涂覆有第一胶层的一面并施加压力； 取出样品直至完全固化后得到复合后的第一驻极体膜与第二驻极体膜。
10.根据权利要求7或8所述的压电驻极体结构的制备方法，其特征在于，复合所述第一驻极体膜与第二驻极体膜，所述第一驻极体膜形成有第一凹槽的一面正对于所述第二驻极体膜具体包括以下步骤: 提供多孔网膜，所述多孔网膜上形成有与所述第一凹槽一一对应的多个通孔，将所述多孔网膜固定； 采用格挡层密封所述多孔网膜的多个通孔，在所述多孔网膜表面涂覆胶水以形成第一胶层，卸去所述格挡层； 将所述第一驻极体膜覆盖于所述多孔网膜表面并施加压力；` 取出所述第一驻极体膜与多孔网膜复合后的样品，反向固定所述样品； 采用格挡层密封所述多孔网膜的多个通孔并将所述样品固定于形成有负压的固定装置上； 在所述多孔网膜背向所述第一驻极体膜的表面涂覆胶水以形成第二胶层，卸去所述格挡层； 将所述第二驻极体膜覆盖于所述多孔网膜表面并施加压力； 取出样品直至完全固化后得到复合后的第一驻极体膜与第二驻极体膜。
【文档编号】H01L41/22GK103700761SQ201310636565
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】陈政, 梁海, 朱彪, 郑洁 申请人:深圳市豪恩声学股份有限公司