一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法

一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法
【技术领域】
1.本发明涉及压电材料技术领域，特别涉及一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法。


背景技术：

2.压电材料是一种能够将机械能和电能相互转换的材料。其中，压电聚合物，特别是聚乳酸类压电聚合物，因具有较强的压电性能及特有的柔性以及耐高温性，因而在传感器、芯片、能源工程、环境净化、探伤、可穿戴领域等方面得到了广泛的应用。传统的聚合物压电材料，例如偏氟乙烯压电薄膜在超过100℃时，压电性能就会因为温度的影响显著降低，而聚乳酸压电薄膜因其耐高温性能相比于其他聚合物压电薄膜的应用领域更广，然而，现有左旋聚乳酸的压电薄膜的压电系数往往偏低，因此寻求一种提高左旋聚乳酸压电薄膜的压电系数偏低具有十分重要的意义。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的左旋聚乳酸压电薄膜压电系数偏低问题，本发明提供一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法。
4.本发明为解决上述技术问题，提供一种左旋聚乳酸压电薄膜制备方法，其包括以下步骤：
5.将一定比例的左旋聚乳酸和维生素b2溶解形成预溶液；
6.提供羟基磷灰石溶液作为分散液；
7.将所述分散液加入所述预溶液中形成混合溶液；
8.将所述混合溶液于衬底上形成待处理薄膜；
9.对所述待处理薄膜进行退火处理以形成所述压电薄膜。
10.优选地，所述预溶液中的左旋聚乳酸和维生素b2的质量比范围为3-10。
11.优选地，溶解所述左旋聚乳酸和所述维生素b2的溶剂为三氯甲烷、丁酮、n，n－二甲基吡咯烷酮、n，n－二甲基酰胺中的任一种。
12.优选地，所述混合溶液中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：(0.01-0.3)：(0.01-0.2)。
13.优选地，所述形成预溶液包括如下步骤：将所述左旋聚乳酸和所述维生素b2在溶剂中以第一搅拌速度进行搅拌第一时间，所述第一搅拌速度为300-400r/min，所述第一时间为2-4小时。
14.优选地，所述形成混合溶液具体包括如下步骤：将所述预溶液以第二搅拌速度进行搅拌的同时持续加入分散液；所述分散液加入完毕后，以第三搅拌速度进行搅拌第三时间后静置，所述第二搅拌速度低于第三搅拌速度。
15.优选地，将所述混合溶液于衬底上形成待处理薄膜具体包括采用涂布的方式在衬底上形成湿膜，然后干燥形成待处理薄膜。
16.优选地，所述退火处理具体包括以下步骤：在温度为130-150℃下对所述待处理薄膜进行退火处理获得所述压电薄膜。
17.本发明为解决上述技术问题，还提供一种左旋聚乳酸压电薄膜，采用如上述的压电薄膜制备方法制备而成。
18.优选地，所述压电薄膜的中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：(0.01-0.3)：(0.01-0.2)。
19.与现有技术相比，本发明所提供的一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法，具有如下的有益效果：
20.1.本发明实施例提供一种左旋聚乳酸压电薄膜制备方法，其包括以下步骤：将一定比例的左旋聚乳酸和维生素b2溶解形成预溶液；提供羟基磷灰石溶液作为分散液；将分散液加入预溶液中形成混合溶液；将混合溶液于衬底上形成待处理薄膜；对待处理薄膜进行退火处理以形成压电薄膜，通过该制备方法，最终得到左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜。基于上述方法，左旋聚乳酸与维生素b2和羟基磷灰石之间可以形成更强烈的氢键作用，使得左旋聚乳酸的c＝o偶极高度取向，其压电性能及机械强度等得到进一步提高。可以获得压电性能超过18pc/n的压电薄膜，提升了现有压电薄膜的压电性能。
21.2.本发明实施例预溶液中的左旋聚乳酸和维生素b2的质量比范围为3-10；混合溶液中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：(0.01-0.3)：(0.01-0.2)，对原料的具体限定使得左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜的压电性能得到提升，从而可使得左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜拥有了更广泛的实际应用性。
22.3.溶解左旋聚乳酸和维生素b2的溶剂为三氯甲烷、丁酮、n，n－二甲基吡咯烷酮、n，n－二甲基酰胺中的任一种，有机溶剂便于溶解左旋聚乳酸，且溶剂易于挥发。
23.4.本发明实施例预处理包括如下步骤：形成预溶液包括如下步骤：将左旋聚乳酸和维生素b2在溶剂中以第一搅拌速度进行搅拌第一时间，第一搅拌速度为300-400r/min，第一时间为2-4小时，通过预处理使得左旋聚乳酸和维生素b2的混合更为充分。
24.5.本发明实施例搅拌脱泡处理包括如下步骤：形成混合溶液具体包括如下步骤：将预溶液以第二搅拌速度进行搅拌的同时持续加入分散液；分散液加入完毕后，以第三搅拌速度进行搅拌第三时间后静置，第二搅拌速度低于第三搅拌速度，通过对混合溶液进行搅拌处理，使得羟基磷灰石在预溶液中分散更为充分。
25.6.本发明实施例将混合溶液于衬底上形成待处理薄膜具体包括采用涂布的方式在衬底上形成湿膜，然后干燥形成待处理薄膜，通过刮涂保证了湿膜的均匀性，使得湿膜表面更为平整，同时刮涂还能防止湿膜出现空气气泡，进一步提升了压电薄膜的平整性，使得压电薄膜的厚度以及平整性更佳。
26.7.本发明实施例退火处理具体包括以下步骤：在温度为130-150℃下对待处理薄膜进行退火处理获得压电薄膜，利用退火处理，促进了左旋聚乳酸的结晶，提升了薄膜的压电性能，并且退火会使左旋聚乳酸压电薄膜力学性能增强，从而让材料能承受更大的形变，间接增强其压电性能。另外，通过本制备方法制备出的薄膜，薄膜的厚度范围广泛，应用场景广。
27.8.本发明实施例还提供一种左旋聚乳酸压电薄膜，具有与上述压电薄膜相同的有益效果，在此不做赘述。
【附图说明】
28.图1是本发明第一实施例提供的左旋聚乳酸压电薄膜制备方法流程图。
29.图2是本发明第一实施例提供的左旋聚乳酸压电薄膜制备方法中形成混合溶液具体流程图。
30.图3是本发明第二实施例中左旋聚乳酸压电薄膜在30℃下的响应电压图。
31.图4是本发明第二实施例中左旋聚乳酸压电薄膜在60℃下的响应电压图。
32.图5是本发明第二实施例中左旋聚乳酸压电薄膜在90℃下的响应电压图。
33.图6是本发明第二实施例中左旋聚乳酸压电薄膜在120℃下的响应电压图。
【具体实施方式】
34.为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.在本发明所提供的实施例中，应理解，“与a对应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其他信息确定b。
36.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
37.在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
38.在本发明的附图中的流程图和框图，图示了按照本技术各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方案中，方框中所标注的功能也可以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，在此基于涉及的功能而确定。需要特别注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
39.请参阅图1，本发明第一实施例提供一种左旋聚乳酸压电薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
40.步骤s1，将一定比例的左旋聚乳酸和维生素b2溶解形成预溶液；
41.步骤s2，提供羟基磷灰石溶液作为分散液；
42.步骤s3，将分散液加入预溶液中形成混合溶液；
43.步骤s4，将混合溶液于衬底上形成待处理薄膜；
44.步骤s5，对待处理薄膜进行退火处理以形成压电薄膜。
45.可以理解地，通过该制备方法，最终得到左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜。基于上述方法，左旋聚乳酸与维生素b2和羟基磷灰石之间可以形成更强烈的氢键作用，使得左旋聚乳酸的c＝o偶极高度取向，进一步促进了左旋聚乳酸的结晶，在保证了左旋聚乳酸压电薄膜具有良好的耐高温性能下，其压电性能及机械强度都得到进一步提高。另外，羟基磷灰石和左旋聚乳酸以及维生素b2同时溶解会造成溶液粘度过大的问题，因此通过将羟基磷灰石单独溶解制备成分散液，解决了同时溶解溶液粘度过大的问题。
46.在上述步骤s1中，预溶液中的左旋聚乳酸和维生素b2的质量比范围为3-10。可选地，左旋聚乳酸和维生素b2的质量比范围还可以为3-5、3-6.66、3-8、4-9或6.66-10。具体地，左旋聚乳酸和维生素b2的质量比还可以为3、5、6.66、8、9或10。可以理解地，维生素b2表面的羟基、含氧官能团等与聚乳酸中酯羰基发生氢键作用，促进了酯羰基c＝o偶极取向，进而提升了其压电性能。
47.进一步地，上述步骤s1中选用溶剂溶解左旋聚乳酸和维生素b2，溶剂为有机溶剂，溶剂为三氯甲烷、丁酮、n，n－二甲基吡咯烷酮、n，n－二甲基酰胺中的任一种。具体地，溶剂为三氯甲烷。可以理解地，三氯甲烷便于溶解左旋聚乳酸，且溶剂易于挥发。
48.优选地，上述步骤s1中，先将左旋聚乳酸和维生素b2混合后再加入溶剂进行溶解，并且在溶解时同步对预溶液进行预处理。预先混合可以让左旋聚乳酸和维生素b2更均匀，方便后面的溶解的进行。预处理包括如下步骤：将左旋聚乳酸和维生素b2溶解于三氯甲烷中并采用超声清洗设备对其进行超声清洗。在完成超声清洗过后以第一搅拌速度对其进行搅拌第一时间。可以理解地，超声清洗使得预溶液中的不溶杂质沉积，超声清洗后对污物进行过滤脱离，实现了对预溶液中杂质的脱除。同时，超声清洗清洗速度快，清洗效果好。其中，第一搅拌速度为300-500r/min，搅拌的第一时间为2-4小时，优选地，第一搅拌速度为400r/min，搅拌时间为3小时，通过搅拌使得，左旋聚乳酸和维生素b2在溶剂三氯甲烷中分散更为均匀。
49.在上述步骤s2中，将羟基磷灰石溶解于有机溶剂中作为分散液。可选地，有机溶剂为三氯甲烷、丁酮、n，n－二甲基吡咯烷酮、n，n－二甲基酰胺中的任一种。优选地，有机溶剂为三氯甲烷。，进一步的，还可以对溶解后的分散液进行破碎处理。破碎处理的具体步骤为：使用超声破碎仪器对分散液处理20-30分钟。可以理解地，破碎处理使得羟基磷灰石在三氯甲烷中分散更为均匀。
50.在上述步骤s3中，混合溶液中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：(0.01-0.3)：(0.01-0.2)，具体地，左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石的比值还可以为1：0.01：0.01、1：0.15：0.05、1：0.15：0.15、1：0.03：0.2、1：0.3：0.05或1：0.3：0.2。优选地，左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石的比值为1：0.15：0.15。可以理解地，维生素b2加入的量不小于羟基磷灰石加入的量，用量大的反应物后加入会引起分散不均，因此上述方法选择将羟基磷灰石溶解制备的分散液加入至左旋聚乳酸、维生素b2的溶解形成的预溶液中，使得反应物在溶液中的分散更为均匀，进一步提升了薄膜制品的压电性能。同时通过试验比对获得的最佳调配比例可以使制得的压电材料溶液结晶后拥有更高的压电材料系数，从而使压电薄膜拥有了更广泛的实际应用性。
51.优选地，结合图1和图2，上述步骤s3中，将分散液加入预溶液中形成混合溶液具体包括如下步骤：
52.s31，将预溶液以第二搅拌速度进行搅拌的同时持续加入分散液；
53.s32，分散液加入完毕后，以第三搅拌速度进行搅拌第三时间后静置。
54.在上述步骤s31中，第二搅拌速度为200-300r/min。优选地，第二搅拌速度为250r/min。可以理解地，预溶液在第二搅拌速度下搅拌第二时间，第二时间根据分散液的量而定，分散液加入完毕时，完成第二搅拌速度下的搅拌，通过以第二搅拌速度搅拌预溶液并且将分散液持续加入至预溶液中，有效地防止了羟基磷灰石加入与维生素b2的引起团聚分散不均的现象。
55.在上述步骤s32中，第三搅拌速度为300-400r/min，搅拌时间为2-4小时。优选地，第三搅拌速度为400r/min，搅拌时间为3小时，通过对预溶液在第三搅拌速度下进行搅拌，使得羟基磷灰石在预溶液中分散地更为充分。
56.优选地，搅拌后静置1-2小时，优选地，静置时间为1小时，通过在一定压力下对第三搅拌后的溶液进行静置可以将混合溶液在搅拌下产生的泡沫被脱除，实现了对混合溶液进行脱泡处理，使得压电材料溶液结晶成压电材料时质地均匀，没有气泡造成的空腔，增加了压电系数。
57.需要说明的是，第二搅拌速度低于第三搅拌速度，第二搅拌速度过大，在加入分散液时溶液引起分散液的飞溅，造成分散液的浪费。第三搅拌速度用于对加入分散液后的混合溶液进行搅拌，搅拌的目的是使分散液和预溶液混合地更为均匀，即第三搅拌速度过慢会使分散液和预溶液混合不均，过快会使混合溶液中的气泡量加大，影响压电薄膜的压电性能。
58.可选地，在上述步骤s4中，将混合溶液于衬底上形成待处理薄膜具体采用涂布的方式，在衬底上形成湿膜，然后干燥形成待处理薄膜。衬底包括ito(氧化铟锡)玻璃、硅片、铜箔、铝板中任一种。涂布方式包括旋涂、喷涂及全面涂布中任一种。具体地，涂布方式为刮涂，衬底为柔性铜箔。进一步地，涂布的具体步骤为将刮刀的刻度调整为330μm-440μm；将配制好的左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石混合溶液缓慢均匀滴于刀口，滴入足量的混合溶液后，刮刀以10-30mm/s的刮涂速度进行刮涂，在柔性铜箔上形成厚度均匀的左旋聚乳酸湿膜。可以理解地，刮涂速度还可以是10-25mm/s、10-20mm/s、15-25mm/s或20-25mm/s。优选地，刮刀刮涂速度为20mm/s，通过控制刮刀刮涂速度使得混合溶液在柔性铜箔上分布地更加均匀。另外，将配置好的混合溶液缓慢均匀滴于刀口，保证了湿膜的均匀性同时防止湿膜出现空气气泡，提升了湿膜的平整性。
59.进一步地，在上述步骤s4中，干燥处理包括的具体步骤为：将上述涂布在柔性铜箔上形成的湿膜以及柔性铜箔进行真空烘干处理，以形成干膜；将干膜取出对其进行热风干燥，以形成烘干薄膜。
60.可以理解地，真空烘干处理的温度为25-35℃，真空烘干处理的时间为5-10分钟，真空烘干所需要的时间短，不会影响薄膜的透明度同时还提升了烘干效率。热风干燥的温度为70-90℃，干燥的时间为60-110分钟。
61.进一步地，在上述步骤s5中，退火处理包括的具体步骤为：将烘干薄膜连同衬底一起置于退火温度下45-60分钟。可选地，退火温度为130-150℃。退火温度还可以为130-145
℃、135-140℃、135-150℃或140-150℃。具体地，退火温度为130℃、135℃、140℃、145℃或150℃。可以理解地，左旋聚乳酸中的酯羰基c＝o相对主链固定不能旋转，结晶的左旋聚乳酸晶体有优异的压电性能，通过退火提高了左旋聚乳酸的结晶度，使得制备的左旋聚乳酸压电薄膜有良好的压电性能，具体地，相比于未经过退火处理的左旋聚乳酸，经过退火处理的左旋聚乳酸结晶度提升在20-35％，最终左旋聚乳酸压电薄膜的结晶度范围为30％-40％。另外退火会使左旋聚乳酸压电薄膜力学性能增强，从而让材料能承受更大的形变，间接增强其压电性能。左旋聚乳酸相比于其他聚合物压电材料的优点在于加工工艺简单，只需进行退火操作即可得到压电性能优异的压电材料，并且通过退火后的压电薄膜能有优异的耐高温性能，耐高温性能使得左旋聚乳酸压电薄膜的应用场景更为广泛。通过在130-150℃退火温度下进行退火，促进了左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜中的左旋聚乳酸的结晶，进一步提升了薄膜的压电性能。
62.压电薄膜厚度还可以是5微米-20微米、5微米-45微米、20微米-30微米、30微米-40微米或20微米-50微米。具体地，压电薄膜的厚度为5微米、10微米、20微米、30微米、40微米、45微米或50微米，本实施例的制备方法制备出的薄膜，薄膜的厚度范围广泛，应用场景广。
63.本发明第二实施例为解决上述技术问题，还提供一种左旋聚乳酸压电薄膜，采用如上述的压电薄膜制备方法制备而成。
64.具体地，本实施例的压电薄膜是将左旋聚乳酸、维生素b2溶解于有机溶剂中并进行预处理，以形成预溶液。并将羟基磷灰石溶液作为分散液。再将分散液加入预溶液中并进行搅拌以形成混合溶液。进一步将混合溶液涂布于衬底上，对完成涂布后的衬底进行干燥处理形成待处理薄膜。对待处理薄膜进行退火处理以形成压电薄膜。
65.本实施例中压电薄膜制品中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：(0.01-0.3)：(0.01-0.2)。具体地，左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石的比值还可以为1：0.01：0.01、1：0.15：0.05、1：0.15：0.15、1：0.03：0.2、1：0.3：0.05或1：0.3：0.2。在本实施例中，为了更好体现出反应物加入的组分用量对左旋聚乳酸压电薄膜响应电压的影响，本发明进一步对实验组别1提供如下实验组及比较组：
66.实验组1：将一定比例的左旋聚乳酸和维生素b2溶解形成预溶液。提供羟基磷灰石溶液作为分散液。将分散液加入预溶液中并进行搅拌脱泡处理，以形成混合溶液。其中，混合溶液中左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.15：0.15。将混合溶液涂布于衬底上，对完成涂布后的衬底并依次进行干燥处理、退火处理以形成待测薄膜；
67.实验组2：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.15：0.05
68.实验组3：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.15：0.10
69.实验组4：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.15：0.20
70.实验组5：其与上述实验组1的区别在于：维生素b2质量分数具体为15％，羟基磷灰石的质量分数为0％。
71.实验组6：其与上述实验组5的区别在于：维生素b2质量分数具体为5％。
72.实验组7：其与上述实验组5的区别在于：维生素b2质量分数具体为10％。
73.实验组8：其与上述实验组5的区别在于：维生素b2质量分数具体为20％。
74.对比组1：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0：0
75.对比组2：其与上述实验组5的区别在于：维生素b2质量分数具体为0％。
76.表1，实验组1－8及对比组1-2所获得的薄膜的响应电压测试结果比对表
77.实验组别1响应电压(v)实验组别1响应电压(v)实验组131实验组62.09实验组28实验组73.08实验组320实验组83.34实验组46对比组13.7实验组54.51对比组20.88
78.基于表1中的内容，通过对比实验组1-8以及对比组1-2，可知本实施例加入维生素b2，维生素b2与左旋聚乳酸形成氢键，氢键作用提高了c＝o偶极取向程度，进而影响了左旋聚乳酸的结晶度，使得薄膜响应电压得到提升。本实施例通过控制羟基磷灰石加入的比例，避免羟基磷灰石加入过量引起团聚现象，对左旋聚乳酸的压电性能造成影响。同时，加入羟基磷灰石强化维生素b2与左旋聚乳酸形成的氢键作用。进一步提升了左旋聚乳酸的结晶度，从而提升压电薄膜的响应电压。
79.在本实施例中，为了更好地体现出利用上述压电薄膜制备方法制备获得的压电薄膜的对压电系数提升的优越性，本发明进一步对实验组别2提供如下实验组及比较组：
80.实验组9：将一定比例的左旋聚乳酸和维生素b2溶解于三氯甲烷中并采用超声清洗设备对其进行超声清洗。在完成超声清洗过后以第一搅拌速度400r/min对其进行搅拌，以形成预溶液。其中，左旋聚乳酸和维生素b2的质量比为6.66。
81.提供羟基磷灰石，并将羟基磷灰石溶解于三氯甲烷中并使用超声破碎仪器对分散液破碎处理30分钟，以形成分散液。
82.将预溶液以第二搅拌速度250r/min进行搅拌，搅拌的同时持续且定量加入分散液，分散液加入完成后以第三搅拌时间搅拌，搅拌时间为3小时，搅拌后再进行静置脱泡1小时，以形成混合溶液。其中，混合溶液中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.15：0.15。
83.将混合溶液以刮涂的方式涂布于柔性铜箔上。其中刮涂的速度为20mm/s。将上述涂布在柔性铜箔上形成的湿膜以及柔性铜箔进行真空烘干处理，以形成干膜；将干膜取出对其进行热风干燥，以形成烘干薄膜。其中，真空烘干的温度为25-35℃，时间为6分钟。热风干燥的温度为70-90℃，热风干燥的时间为90分钟。
84.将烘干薄膜置于退火温度140℃处理45分钟，以形成待测的压电薄膜。形成的压电薄膜的厚度为10微米。
85.实验组10：其与上述实验组9的区别在于：左旋聚乳酸和维生素b2的质量比为1.25。
86.实验组11：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸和维生素b2的质量比为2。
87.实验组12：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸和维生素b2质量比为8。
88.实验组13：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸和维生素b2的质量比为10。
89.实验组14：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.01：0.05。
90.实验组15：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.0.15：0.05。
91.实验组16：其与上述实验组1的区别在于：左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：0.15：0.2。
92.实验组17：其与上述实验组1的区别在于：第一搅拌速度为300r/min。
93.实验组18：其与上述实验组1的区别在于：第二搅拌速度为300r/min。
94.实验组19：其与上述实验组1的区别在于：所述衬底为硅片。
95.实验组20：其与上述实验组1的区别在于：刮涂速度为10mm/s
96.实验组21：其与上述实验组1的区别在于：干燥处理为在常温常压下自然干燥处。
97.实验组22：其与上述实验组1的区别在于：退火时间为130分钟。
98.实验组23：其与上述实验组1的区别在于：退火时间为150分钟。
99.实验组24：其与上述实验组1的区别在于：退火温度为130℃。
100.实验组25：其与上述实验组1的区别在于：退火温度为150℃。
101.对比组3：将聚乳酸和维生素b2的混合物溶解在三氯甲烷中，加入聚乳酸粉末和的维生素b2粉末进行搅拌。再加入的三氯甲烷溶液，制成混合溶液。将带有混合溶液进行搅拌器上，转速为250r/min。经过6个小时后，接下来将转速调至200r/min，将搅拌后的混合溶液进行真空烘干。然后将样品放置在热烘干燥箱中90℃下干燥1h，随后取出备用。第四步是退火。将烘干后的样品再放置在150℃烘箱中，4小时后取出，得到待测压电薄膜样品。
102.对比组3：其与上述实验组1的区别在于：退火时间为50分钟。
103.对比组4：其与上述实验组1的区别在于：退火时间为180分钟。
104.对比组5：其与上述实验组1的区别在于：退火温度为100℃。
105.对比组6：其与上述实验组1的区别在于：退火温度为160℃。
106.对比组7：其与上述实验组1的区别在于：压电薄膜厚度为5微米。
107.表2，实验组9－25及对比组3－7所获得的薄膜的压电系数测试结果比对表
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基于表2中的内容，可知，上述实验组9－25和对比组3-7的实验数据，本发明所提供的压电薄膜，相比于单以左旋聚乳酸或者以左旋聚乳酸-维生素b2为原料制成的压电薄膜，本发明加入的羟基磷灰石强化维生素b2与左旋聚乳酸形成的氢键作用，同时通过控制羟基磷灰石加入的量，使得压电薄膜压电系数超过18pc/n，具体范围为18-22pc/n，使压电系数得到大幅度提升。
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请继续参阅图3至图6，图3至图6是本实施例制备的左旋聚乳酸压电薄膜中温度对其响应电压的影响。可见，通过测试左旋聚乳酸压电薄膜在30℃、60℃、90℃和120℃下，响应电压的振幅均能维持在0.4mv，即在一定的温度变化下不会影响左旋聚乳酸压电薄膜的压电性能。左旋聚乳酸压电薄膜相比于常规聚合物压电薄膜有着更好的耐高温性能，同时左旋聚乳酸压电薄膜在30-120℃下不会对其的压电性能产生影响，使得左旋聚乳酸压电薄膜的应用范围更加广泛，例如应用到电网、5g通信设备中的压电设备等。
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与现有技术相比，本发明所提供的一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法，具有如下的有益效果：
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1.本发明实施例提供一种左旋聚乳酸压电薄膜制备方法，其包括以下步骤：将一定比例的左旋聚乳酸和维生素b2溶解形成预溶液；提供羟基磷灰石溶液作为分散液；将分散液加入预溶液中形成混合溶液；将混合溶液于衬底上形成待处理薄膜；对待处理薄膜进行退火处理以形成压电薄膜，通过该制备方法，最终得到左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜。基于上述方法，左旋聚乳酸与维生素b2和羟基磷灰石之间可以形成更强烈的氢键作用，使得左旋聚乳酸的c＝o偶极高度取向，其压电性能及机械强度等得到进一步提高。可以获得压电性能超过18pc/n的压电薄膜，提升了现有压电薄膜的压电性能。
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2.本发明实施例预溶液中的左旋聚乳酸和维生素b2的质量比范围为3-10；混合溶
液中的左旋聚乳酸：维生素b2：羟基磷灰石＝1：(0.01-0.3)：(0.01-0.2)，对原料的具体限定使得左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜的压电性能得到提升，从而可使得左旋聚乳酸-维生素b2-羟基磷灰石压电薄膜拥有了更广泛的实际应用性。
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3.溶解左旋聚乳酸和维生素b2的溶剂为三氯甲烷、丁酮、n，n－二甲基吡咯烷酮、n，n－二甲基酰胺中的任一种，有机溶剂便于溶解左旋聚乳酸，且溶剂易于挥发。
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4.本发明实施例预处理包括如下步骤：形成预溶液包括如下步骤：将左旋聚乳酸和维生素b2在溶剂中以第一搅拌速度进行搅拌第一时间，第一搅拌速度为300-400r/min，第一时间为2-4小时，通过预处理使得左旋聚乳酸和维生素b2的混合更为充分。
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5.本发明实施例搅拌脱泡处理包括如下步骤：形成混合溶液具体包括如下步骤：将预溶液以第二搅拌速度进行搅拌的同时持续加入分散液；分散液加入完毕后，以第三搅拌速度进行搅拌第三时间后静置，第二搅拌速度低于第三搅拌速度，通过对混合溶液进行搅拌处理，使得羟基磷灰石在预溶液中分散更为充分。
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6.本发明实施例将混合溶液于衬底上形成待处理薄膜具体包括采用涂布的方式在衬底上形成湿膜，然后干燥形成待处理薄膜，通过刮涂保证了湿膜的均匀性，使得湿膜表面更为平整，同时刮涂还能防止湿膜出现空气气泡，进一步提升了压电薄膜的平整性，使得压电薄膜的厚度以及平整性更佳。
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7.本发明实施例退火处理具体包括以下步骤：在温度为130-150℃下对待处理薄膜进行退火处理获得压电薄膜，利用退火处理，促进了左旋聚乳酸的结晶，提升了薄膜的压电性能，并且退火会使左旋聚乳酸压电薄膜力学性能增强，从而让材料能承受更大的形变，间接增强其压电性能。另外，通过本制备方法制备出的薄膜，薄膜的厚度范围广泛，应用场景广。
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8.本发明实施例还提供一种左旋聚乳酸压电薄膜，具有与上述压电薄膜相同的有益效果，在此不做赘述。
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以上对本发明实施例公开的一种左旋聚乳酸压电薄膜及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。