同时具有驱动和传感能力的组合功能器件及其制备和应用

摘要

本发明公开了一种同时具有驱动和传感能力的组合功能器件及其制备和应用，包括PVDF膜构成的压电层，所述的复合材料以离子交换增强导电层为中心，上下两面由内向外对称的设有压电层和电极层；压电层的设置为以离子交换增强导电层为中心两边正负极相互对应设置；所述的离子交换增强导电层为离子交换溶液固化成型得到，所述的离子交换溶液为Nafion溶液中均匀添加纳米级导电颗粒；所述的压电层为PVDF膜；所述的电极层为金属Ag或Al构成的呈网格状的若干相互独立的微电极，各微电极之间相互绝缘，根据设计需要与驱动源或是传感源进行电连接。在较低的致动电压下即可输出大变形，具有较大的功重比。

主权项

一种制备同时具有驱动和传感能力的组合功能器件的方法，采用一体浇注成型法，其特征在于，步骤为：第一步，配制离子交换溶液：向质量百分比浓度为25～50%的Nafion溶液中，按照体积比为DMSO：Nafion≈1:20 ~ 50滴加DMSO，然后超声震荡去除溶液中的气泡得到铸膜液；按纳米级导电颗粒的体积占成膜体积的1～5%的比例将纳米级导电颗粒加入铸膜液中，超声震荡分散均匀得到离子交换溶液；第二步，固定压电层：对压电层PVDF膜的黏结表面进行粗化，使表面呈磨砂状，清洁后在另一面涂抹脱模剂，以两片PVDF膜为一组，将每组PVDF膜按照正负极相互对应，分别固定于两个滑动分隔片（II‑3）的相对的表面，再将滑动分隔片（II‑3）放置于成型模具中，安装好成型模具；第三步，浇注成型：将第一步得到的离子交换溶液浇注于成型模具中，真空干燥至得到的离子交换增强导电层的表面干燥，打开成型模具，将滑动分隔片（II‑3）连同中间的离子交换增强导电层以及成型模具内的定位导轨（II‑4）一起取出，从最外侧的两个滑动分隔片（II‑3）处使用夹持装置夹持紧固置于烘箱干燥，成型后自然冷却至室温；再放入超纯水中吸水溶胀，取出后顺次拆下滑动分隔片（II‑3）得到层状聚合物；第四步，制备电极层（3）：在烘干的层状聚合物的表面按设计要求采用涂敷或加防护罩的方法，使用常规的溅射或是蒸镀的方式镀上金属Ag或Al形成网格状的相互绝缘的微电极；第五步，然后，置于70 ~ 100℃恒温场中，以600 ~ 1000KV /cm的极化电压，极化0.5 ~ 1小时，缓慢冷却至室温后撤去电场。