聚偏氟乙烯薄膜的极化方法
【专利摘要】本发明公开了聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，包括以下步骤：步骤一、将聚偏氟乙烯薄膜的上下平面均蒸镀厚度为90～100nm的银作为金属电极；步骤二、向加热器内倒入硅油，并将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜放入加热器的硅油中；步骤三、将加热器内硅油温度调节至80～90℃，并向镀有金属电极的聚偏氟乙烯施加电压，其中，施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为130～140MV/m，持续时间为50～60min；步骤四、取出加热器内的聚偏氟乙烯薄膜在常温下冷却得到极化后的聚偏氟乙烯薄膜。采用本发明极化后的聚偏氟乙烯薄膜，压电性、铁电性及热释电特性好，膜击穿率低，进而能聚偏氟乙烯薄膜的制造成本，便于推广应用。
【专利说明】聚偏氟乙烯薄膜的极化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄膜的制造【技术领域】，具体是聚偏氟乙烯薄膜的极化方法。
【背景技术】
[0002]PVDF (聚偏氟乙烯)是由偏氟乙烯单体均聚或共聚而成的含氟多功能材料，为线形结晶性聚合物，其结晶度一般在5(Γ70%之间。由于氟碳链的结合能高，具有良好的耐热、耐腐蚀性能，适用的温度范围为-4(T15(TC，能耐氧化剂、酸、碱、盐类以及卤素、芳烃、脂肪族烃类及氯代溶剂的腐蚀和溶胀，具有优异的抗紫外线和耐老化性能，并具有非极性、抗污染等特点，特别是这种材料能溶于极性溶剂中配制成聚合物溶液。与目前常用的无机物压电材料相比(如石英、压电陶瓷类)相比，聚偏氟乙烯还有声阻抗小、频率响应宽、介电常数小、耐冲击性强、便于加工成任意形状等优点。
[0003]PVDF从溶液中或者熔融状态下结晶不具有压电、铁电、热释电等特性。极化是PVDF材料处理中的一个重要环节，主要目的是让铁电体中杂乱取向的分子偶极电矩沿着特定方向(极化电场方向)一致取向，改善和提高PVDF薄膜的压电性、铁电性与热释电特性。现今在对聚偏氟乙烯薄膜进行极化的过程中易出现膜被击穿的现象，这就增加了聚偏氟乙烯薄膜的制造成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，其通过对极化的工艺条件进行控制来降低薄膜击穿的机率，进而能降低聚偏氟乙烯薄膜的制造成本。
[0005]本发明的目的主要通过以下技术方案实现:
聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，包括以下步骤:
步骤一、将聚偏氟乙烯薄膜的上下平面均蒸镀厚度为90?10nm的银作为金属电极；步骤二、向加热器内倒入硅油，并将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜放入加热器的硅油中；
步骤三、将加热器内硅油温度调节至80?90°C，并向镀有金属电极的聚偏氟乙烯施加电压，其中，施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为130?140MV/m，持续时间为 50 ?60min ；
步骤四、取出加热器内的聚偏氟乙烯薄膜在常温下冷却得到极化后的聚偏氟乙烯薄膜。
[0006]其中，极化电压增大，沉积电荷量增多，同时偶极子偏转的数目也增多，排列整齐，也将使复合膜的压电性提高，但电压太高，漏电流增大，易将膜击穿，因此本发明将施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为130?140MV/m。极化温度升高，一方面电偶极子、离子及其他载流子热运动速度大，有利于偶极子取向和载流子的迁移。另一方面由于高温，载流子热运动能大，有利于深阱捕获，而不利于浅阱捕获，可以形成稳定性好的压电铁电体，但温度过高，膜中漏电导增大，易导致膜的击穿，因此本发明将加热器内硅油温度调节至80?90°C，即极化温度为80?90°C。至于极化时间则更不是一个独立的因素，而受极化电压和极化温度的制约，在极化电压和极化温度限定的情况下，本发明设定极化时间在50?60min内。
[0007]进一步的，所述聚偏氟乙烯薄膜的上下平面蒸镀的金属电极厚度均为95nm。
[0008]进一步的，所述加热器内硅油温度为85°C，所述步骤三中施加在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上的电压为135MV/m，极化的持续时间为55min。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:(1)本发明通过在聚偏氟乙烯薄膜的上下平面蒸镀银金属电极，并在加热器内加入硅油作为绝缘介质，并设定极化温度和极化电压来对聚偏氟乙烯薄膜，整体工艺简单，极化彻底，极化后稳定性好，膜出现击穿的机率较低，进而可降低聚偏氟乙烯薄膜的制造成本。
[0010](2)本发明的绝缘介质采用硅油，其绝缘性好，介电常数极高，能避免高电压的边缘飞弧。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0012]实施例1
聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，包括以下步骤:步骤一、将聚偏氟乙烯薄膜的上下平面均蒸镀厚度为90nm的银作为金属电极；步骤二、向加热器内倒入硅油，并将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜放入加热器的硅油中；步骤三、将加热器内硅油温度调节至80°C，并向镀有金属电极的聚偏氟乙烯施加电压，其中，施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为130MV/m，持续时间为60min ;步骤四、取出加热器内的聚偏氟乙烯薄膜在常温下冷却得到极化后的聚偏氟乙烯薄膜。采用本实施例极化得到的聚偏氟乙烯薄膜，压电性、铁电性及热释电特性良好，膜击穿率小于0.1%。
[0013]实施例2
聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，包括以下步骤:步骤一、将聚偏氟乙烯薄膜的上下平面均蒸镀厚度为95nm的银作为金属电极；步骤二、向加热器内倒入硅油，并将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜放入加热器的硅油中；步骤三、将加热器内硅油温度调节至85°C，并向镀有金属电极的聚偏氟乙烯施加电压，其中，施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为135MV/m，持续时间为55min ;步骤四、取出加热器内的聚偏氟乙烯薄膜在常温下冷却得到极化后的聚偏氟乙烯薄膜。采用本实施例极化得到的聚偏氟乙烯薄膜，压电性、铁电性及热释电特性良好，膜击穿率小于0.13%。
[0014]实施例3
聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，包括以下步骤:步骤一、将聚偏氟乙烯薄膜的上下平面均蒸镀厚度为10nm的银作为金属电极；步骤二、向加热器内倒入硅油，并将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜放入加热器的硅油中；步骤三、将加热器内硅油温度调节至90°C，并向镀有金属电极的聚偏氟乙烯施加电压，其中，施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为140MV/m，持续时间为50min ;步骤四、取出加热器内的聚偏氟乙烯薄膜在常温下冷却得到极化后的聚偏氟乙烯薄膜。采用本实施例极化得到的聚偏氟乙烯薄膜，压电性、铁电性及热释电特性良好，膜击穿率小于0.15%。
[0015]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的【具体实施方式】只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、将聚偏氟乙烯薄膜的上下平面均蒸镀厚度为90?10nm的银作为金属电极；步骤二、向加热器内倒入硅油，并将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜放入加热器的硅油中； 步骤三、将加热器内硅油温度调节至80?90°C，并向镀有金属电极的聚偏氟乙烯施加电压，其中，施加的电压在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上为130?140MV/m，持续时间为 50 ?60min ； 步骤四、取出加热器内的聚偏氟乙烯薄膜在常温下冷却得到极化后的聚偏氟乙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯薄膜的上下平面蒸镀的金属电极厚度均为95nm。
3.根据权利要求1或2所述的聚偏氟乙烯薄膜的极化方法，其特征在于，所述加热器内硅油温度为85°C，所述步骤三中施加在镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜上的电压为135MV/m，极化的持续时间为55min。
【文档编号】H01L41/45GK104425705SQ201310407026
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】龚伶 申请人:龚伶