专利名称：一种具有离子交换增强层的压电元件的制作方法
技术领域：
本 发明涉及一种压电元件。
背景技术：
压电元件为将压力转换为电信号的元件，其包括压电材料层以及位于该压电材料层两侧的电极层。当在该压电元件表面施加压力时，可在该两电极层检测到相对应的电信号输出。该压电材料层由具有压电效应的材料制成，现有技术中较为常用的压电材料为压电陶瓷，如钛酸钡、钛酸铅及镐钛酸铅等，以及压电聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)等。聚偏氟乙烯及其共聚物作为最常见的有机压电聚合物。由于它们具有良好的柔韧性并易制成大面积的薄膜，因而在音频和超声传感器、生物医学传感器、机电换能器以及热释电和光学器件中具有重要的应用前景。但其致动能力低下，在150MV/m电场下，其电致伸缩应变仅为7%。因此，本领域研究人员希望找到提高电致伸缩应变的可以代替聚偏氟乙烯的压电聚合物，提高压电器件的性能。
发明内容
本发明公开了一种具有离子交换增强层的压电元件，其包括依次层叠的第一电极层、第一压电层、离子交换增强层、第二压电层和第二电极层，其中，第一电极层与第二电极层具有不同的功函数，离子交换增强层包含离子交换增强材料和纳米导电颗粒；离子交换增强材料为聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯或聚乙烯醇，纳米导电颗粒为碳纳米管、石墨烯或金属纳米颗粒。压电层由压电聚合物和粘结剂混合形成；该压电聚合物为具有化学结构式(I)的材料；
权利要求
1.一种具有离子交换增强层的压电元件，包括依次层叠的第一电极层、第一压电层、离子交换增强层、第二压电层和第二电极层，其特征在于， 第一电极层与第二电极层具有不同的功函数； 离子交换增强层包含离子交换增强材料和纳米导电颗粒；离子交换增强材料为聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯或聚乙烯醇,纳米导电颗粒为碳纳米管、石墨烯或金属纳米颗粒； 压电层由压电聚合物和粘结剂混合形成； 该压电聚合物为具有化学结构式(I)的材料；
2.如权利要求I所述的压电元件，其特征在于，η和m各为5到600的整数。
3.如权利要求I或2所述的压电元件，其特征在于，η和m各为10到300的整数。
4.如权利要求I所述的压电元件，其特征在于，P为O或I到300的整数。
5.如权利要求I或4所述的压电元件，其特征在于，P为5到150的整数。
6.如权利要求I所述的压电元件，其特征在于，X和Z各为经取代或未经取代的C6-C 芳香族单元或脂肪族单元。
7.如权利要求I或6所述的压电元件，其特征在于，X和Z为经取代或未经取代的(；-(12烃链或C4-C12双氧烷基。
8.如权利要求I所述的压电元件，其特征在于，Y为双氧丁基。
9.如权利要求I所述的压电元件，其特征在于，G1,G2, G3和G4各为经取代或未经取代的C1-C6脂肪族基。
10.如权利要求I或9所述的压电元件’其特征在于，^、^、^和G4各为经取代或未经取代的甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基或丙氧基。
全文摘要
本发明公开了一种具有离子交换增强层的压电元件，其包括依次层叠的第一电极层、第一压电层、离子交换增强层、第二压电层和第二电极层，其中，第一电极层与第二电极层具有不同的功函数，离子交换增强层包含离子交换增强材料和纳米导电颗粒；离子交换增强材料为聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯或聚乙烯醇，纳米导电颗粒为碳纳米管、石墨烯或金属纳米颗粒。本发明以新颖的压电聚合物材料形成压电层，其电致伸缩应变比现有技术中常用的压电聚合物的压电元件提高4～6％。
文档编号H01L41/113GK102983268SQ20121047249
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者梅欣, 张俊 申请人:溧阳市生产力促进中心