超高模量和响应的PVDF薄膜

相关申请的交叉引用

本申请基于35 U.S.C.§119(e)要求于2021年04月30日提交的第63/182,142号的美国临时申请的优先权，该美国临时申请的全部内容通过援引并入本文。

发明内容

根据本发明，提供了一种聚合物薄膜，该聚合物薄膜包括聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)且特征在于：沿面内尺寸至少约为4GPa的杨氏模量；以及，在25℃下至少约为0.1的机电耦合因数(k

任选的聚偏二氟乙烯包括选自由以下构成的组的部分：偏二氟乙烯(vinylidenefluoride,VDF)、三氟乙烯(trifluoroethylene,TrFE)、三氟氯乙烯(chlorotrifluoroethylene,CTFE)、六氟丙烯(hexafluoropropene,HFP)、氟乙烯(vinylfluoride,VF)和它们的均聚物、它们的共聚物、它们的三聚体、它们的衍生物和它们的混合物。

可选地，聚合物薄膜的组成的特征在于双峰分子量分布。

可选地，聚合物薄膜的组成的特征在于多分散分子量分布。

可选地，杨氏模量沿一对相互正交的面内尺寸中的每一者为至少约4GPa。

可选地，机电耦合因数(k

可选地，聚合物薄膜的压电系数(d

可选地，聚合物薄膜的特征在于在550nm处至少约80％的透明度，并且小于约10％的体雾度。

可选地，该聚合物薄膜包括至少约40％的总结晶含量。

可选地，该聚合物薄膜包括至少30％的总β相含量。

根据本发明，还提供了一种聚合物制品，该聚合物制品的特征在于：沿至少一个尺寸至少约4GPa的杨氏模量；在25℃下至少约0.1的机电耦合因数(k

可选地，聚合物制品包括至少30％的总β相含量。

根据本发明，还提供了一种方法，该方法包括：将聚合物组合物成形为聚合物薄膜；沿至少一个面内方向并且以有效地诱发聚合物薄膜中至少约5的拉伸比的量向聚合物薄膜施加拉伸应力(tensile stress)；以及跨(across)聚合物薄膜的厚度尺寸施加电场。

可选地，成形(forming)包括选自由以下构成的组的工艺：流延(casting)、挤出、模制和压延(calendaring)。

可选地，该聚合物组合物包括以下混合物：高分子量聚合物、以及低分子聚合物和低聚物中的一个或多个。

可选地，该方法还包括在施加拉伸应力的情况下加热聚合物薄膜。

可选地，该方法还包括在施加拉伸应力的情况下将聚合物薄膜加热到比聚合物组合物的熔融峰值温度(melting peak temperature)低至少10℃的温度。

可选地，该方法还包括在施加拉伸应力之后加热聚合物薄膜。

可选地，在施加拉伸应力的情况下或施加拉伸应力之后施加电场。

可选地，在加热聚合物薄膜的情况下或在加热聚合物薄膜之后施加电场。

附图说明

附图说明了许多示例性实施方案，并且是说明书的一部分。与下面的描述一起，这些附图展示并解释了本公开的各种原理。

图1为根据某些实施方案的用于制造流延PVDF薄膜(cast PVDF thin film)的装置的示意图。

图2为根据一些实施方案的用于制造溶剂流延PVDF薄膜的装置的示意图。

图3为根据一些实施方案的比较流延PVDF薄膜的光学显微照片。

图4为根据另一实施方案的比较流延PVDF薄膜的光学显微照片。

图5为根据又一实施方案的比较流延PVDF薄膜的光学显微照片。

图6为根据一些实施方案的用于制造各向异性压电聚合物薄膜的薄膜取向系统的示意图。

图7为根据一些实施方案的用于制造各向异性压电聚合物薄膜的薄膜取向系统的示意图。

图8示出了根据一些实施方案的未拉伸的、拉伸且未退火的、以及拉伸且退火的聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜的差示扫描量热法吸热曲线。

图9为示出了根据各种实施方案的拉伸和退火(热处理，annealing)对聚偏二氟乙烯微观结构的影响的示意图。

图10为示出了根据各种实施方案的组成和退火对PVDF薄膜的模量的影响的曲线图。

图11为示出了根据不同实施方案的拉伸和退火对高分子量聚偏二氟乙烯薄膜的模量的影响的条形图。

图12为示出根据各种实施方案的拉伸和退火对具有双峰分子量分布的聚偏二氟乙烯薄膜的模量的影响的条形图。

图13为能够结合本公开的实施方案使用的示例性增强现实眼镜的图示。

图14为能够结合本公开的实施方案使用的示例性虚拟现实耳机的图示。

在整个附图中，相同的附图标记和描述表示相似但不一定相同的元件。虽然这里描述的示例性实施方案容易受到各种修改和替换形式的影响，但是已经在附图中以示例的方式示出了具体实施方案，并且将在这里详细描述。然而，这里描述的示例性实施方案并不旨在限于所公开的特定形式。相反地，本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等价物和替换。

具体实施方式

聚合物材料可以集成到各种不同的光学和电光系统中，包括有源和无源光学器件和电活性器件。重量轻且顺应性好的一种或多种聚合物可以集成到诸如智能眼镜等的可穿戴设备中，并且包括虚拟现实/增强现实设备在内的新兴技术的有吸引力的候选者，在这些虚拟现实/增强现实设备中，需要舒适的、可调节的尺寸规格(form factor)。

例如，虚拟现实(VR)和增强现实(AR)眼镜设备或头戴式耳机可以使用户能够体验事件，诸如在计算机生成的三维世界模拟中与人的交互，或者查看叠加在现实世界视图上的数据。例如，可以通过光学头戴式显示器(optical head-mounted display，OHMD)或通过使用具有透明平视显示器(heads-up display，HUD)或增强现实(AR)覆盖的嵌入式无线眼镜来实现将信息叠加到视场上。VR/AR眼镜设备和头戴式耳机可以用于各种目的。政府可以将这种设备用于军事训练，医疗专业人员可以使用这种设备模拟手术，以及工程师可以将这种设备用作设计可视化辅助工具。

这些和其他应用可以充分利用聚合物材料的一个或多个特性，包括操控光的折射率、管理热的热导率以及提供轻质结构支承的机械强度和韧性。然而，通过比较薄膜制造工艺可获得的光学或机械各向异性程度通常是有限的，并且经常出于诸如平坦度、韧性和/或膜强度的竞争性薄膜性质而被改变。例如，高度各向异性聚合物薄膜通常在一个或多个面内方向上显示出低强度，这可能会挑战可制造性并限制生产量。

根据一些实施方案，取向的压电聚合物薄膜可以实现为光学元件(诸如,液体透镜)中的可致动透镜基底。例如，可以使用单轴取向的聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜来跨越透镜的视场产生有利的各向异性应变图。然而，低压电响应、不足的机械强度或韧性和/或缺乏足够的光学品质可能会阻碍PVDF薄膜作为可致动层的实施。

尽管最近有所发展，但有利的是提供光学品质、机械稳健以及机械和压电各向异性聚合物薄膜，可以将该聚合物薄膜集成到包括用于人工现实应用的显示系统的各种光学系统中。因此，本发明一般涉及具有高和有效压电响应的高模量、高强度和光学品质聚合物薄膜及其制造方法，更具体地，涉及用于形成具有高机电效率的机械稳定PVDF系聚合物薄膜的流延、压延、拉伸、退火和极化方法。较高模量可以允许在聚合物中产生更大的力，这能够实现更薄、更轻量和更有效的设备(例如，用于将机械能转换为电能，反之亦然)。

聚合物薄膜的压电响应可以通过其化学组成、聚合物重复单元的化学结构、其密度和结晶度的范围以及晶体和/或聚合物链的配向(alignment)来确定。在这些因素中，晶体或聚合物链的配向可能占主导地位。在结晶或半结晶聚合物薄膜中，压电响应可能与晶体取向(crystal orientation)的程度或范围相关，而链配向的程度或范围可以在无定形聚合物中产生类似的压电响应。

施加的应力可以用于在聚合物内建立晶体或聚合物链的优选配向、并沿不同方向诱发压电响应的相应修改。如本文进一步公开的，在拉伸聚合物薄膜以诱发晶体/聚合物链的优选配向和伴随的压电响应的修改的处理期间，申请人已经表明，初始聚合物组成和微观结构的选择可以降低流延薄膜内聚合物链缠结的倾向。在特定实施方案中，聚合物材料的特征可以在于其分子量的双峰分布或高多分散性指数。在一些实施方案中，PVDF系列聚合物中的模量和压电响应的演变可以通过热退火来增强，热退火可以伴随和/或跟随拉伸动作。

根据特定实施方案，公开了用于形成具有期望的压电响应的光学品质和机械稳健的PVDF系聚合物薄膜的聚合物薄膜制造方法。然而，在比较PVDF和相关聚合物体系中，由于聚合物链的缠结，结晶的总范围和晶体的配向可能受到限制，而使用多分散聚合物原料的流延、压延、拉伸、退火和极化方法可以促进聚合物链的解缠结和配向，这可能促使聚合物薄膜的光学品质和机械韧性的改善，以及其压电效率和响应的改善。

可以使用结晶性聚合物来形成PVDF系聚合物薄膜。示例性结晶性聚合物可以包括诸如偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、六氟丙烯(HFP)和氟乙烯(VF)等部分。根据各种实施方案，聚合物薄膜可以包括一个或多个前述部分及其混合物和共聚物。根据一些实施方案，前述的一个或多个“PVDF系列”部分可以与低分子量添加剂结合、以形成压电聚合物薄膜。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则对PVDF薄膜的引用包括对任何含有PVDF系列成员的聚合物薄膜的引用。

这种PVDF薄膜的结晶性聚合物组分的分子量(“高分子量”)可以为至少约100,000g/mol，例如至少约100,000g/mol、至少约150,000g/mol、至少约200,000g/mol、至少约250,000g/mol、至少约300,000g/mol、至少约350,000g/mol、至少约400,000g/mol、至少约450,000g/mol、或至少约500,000g/mol，包括上述任何值之间的范围。

该结晶性聚合物可以包含“低分子量”聚合物或添加剂。“低分子量”聚合物或添加剂的分子量可以为小于约200,000g/mol，例如小于约200,000g/mol、小于约100,000g/mol、小于约50,000g/mol、小于约25,000g/mol、小于约10,000g/mol、小于约5000g/mol、小于约2000g/mol、小于约1000g/mol、小于约500g/mol、小于约200g/mol、或小于约100g/mol，包括上述任何值之间的范围。

示例性低分子量添加剂可以包括偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、六氟丙烯(HFP)和氟乙烯(VF)的低聚物和聚合物，以及它们的均聚物、它们的共聚物、它们的三聚体、它们的衍生物和它们的组合。这种添加剂可以容易地溶解于高分子量组分，并可选地提供与高分子量组分匹配的折射率。示例性添加剂可以具有在652.9nm处测量的约1.38至约1.55的折射率。

低分子量添加剂的分子量可以小于高分子量结晶性聚合物的分子量。在一些实施方案中，低分子量聚合物(添加剂)的平均分子量可以是高分子量聚合物的平均分子量的约1％至约40％，例如，约1％、约3％、约5％、约10％、约％、约30％或约40％，包括上述任何值之间的范围。

另一示例性低分子量添加剂可以包括与PVDF系列成员链具有极性相互作用的低聚物和聚合物。这种低聚物和聚合物可以包括酯、醚、羟基、磷酸酯、氟、卤素或氰基。具体示例包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇和聚乙酸乙烯酯。例如，PVDF聚合物和PVDF低聚物的添加剂可以包括反应性基团，例如乙烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧基、异氰酸酯、羟基、胺等。这种添加剂可以通过施加一种或多种热或光、或通过与合适的催化剂反应而原位固化(即，在聚合物薄膜内固化)。

根据一些实施方案，另一示例性低分子量添加剂可以包括润滑剂。添加一种或多种润滑剂可以提供与PVDF系列成员链的分子间相互作用，并有益地降低熔体粘度。示例性润滑剂包括金属肥皂、烃蜡、低分子聚乙烯、含氟聚合物、酰胺蜡、脂肪酸、脂肪醇和酯。

又一示例性极性添加剂可以包括离子液体，例如1-十八基-3-甲基咪唑溴化物、1-丁基-3-甲基咪唑[PF

在一些示例中，低分子量添加剂可以包括无机化合物。无机添加剂可以提高聚合物薄膜的压电性能。示例性无机添加剂可以包括纳米颗粒(例如，诸如PZT、BNT或石英的陶瓷纳米颗粒，或金属或金属氧化物纳米颗粒)；铁氧体纳米复合材料(例如，Fe

通常，低分子量添加剂可以构成聚合物薄膜的高达约90wt.％，例如约0.001wt.％、约0.002wt.％、约0.005wt.％、约0.01wt.％、约0.02wt.％、约0.05wt.％、约0.1wt.％、约0.2wt.％、约0.5wt.％、约1wt.％、约2wt.％、约5wt.％、约10wt.％、约20wt.％，约30wt.％、约40wt.％、约50wt.％、约60wt.％、约70wt.％、约80wt.％或约90wt.％，包括上述任何值之间的范围。

在一些实施方案中，可以使用一种或多种添加剂。根据特定示例，可以在薄膜的处理期间(例如，在流延、压延、拉伸、退火和/或极化期间)使用原始添加剂。此后，原始添加剂可以被移除，并由辅助添加剂取代。例如，在溶剂去除或拉伸过程中产生的微观空隙和宏观空隙可以由辅助添加剂填充。辅助添加剂可以是与结晶聚合物折射率匹配的，并且例如可以具有约1.38至约1.55的折射率。可以通过在熔融条件下或在溶剂浴中浸泡薄膜来添加辅助添加剂。辅助添加剂的熔点可以低于约100℃。

在一些实施方案中，压电聚合物薄膜可以包括抗氧化剂。抗氧化剂的示例包括受阻酚、亚磷酸盐、硫代增效剂、羟胺和低聚物受阻胺光稳定剂(hindered amine lightstabilizer，HALS)。

在某些示例中，高分子量聚合物和低分子量聚合物的分子量分布可以独立地选自单分散、双峰或多分散。具有双峰分子量分布的聚合物(例如，高分子量聚合物)的特征可以在于两个分子量分布极大值，一个在(较)低分子量区且一个在(较)高分子量区。

作为聚合物分子量分布的宽度的量度的多分散性(或不均匀性指数)的特征可以在于聚合物组成。多分散性指数(PDI)可以用聚合物样品的重均分子量(M

在一些实施方案中，结晶性聚合物和低分子量添加剂可以独立地选择为包括偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、六氟丙烯(HFP)、氟乙烯(VF)以及它们的均聚物、它们的共聚物、它们的三聚体、它们的衍生物及它们的组合。聚合物薄膜的高分子量组分可以具有至少100,000g/mol的分子量，而低分子量添加剂可以具有小于200,000g/mol的分子量，并且可以构成聚合物薄膜的20wt.％至90wt.％。

根据一个示例，结晶性聚合物可以具有至少约100,000g/mol的分子量，并且添加剂可以具有小于约25,000g/mol的分子量。根据另一示例，结晶性聚合物可以具有至少约300,000g/mol的分子量，并且添加剂可以具有小于约200,000g/mol的分子量。在一些示例中，本文中使用的术语“分子量”可以指的是重均分子量。

聚合物薄膜可以通过从聚合物溶液或熔体流延而形成。例如，聚合物溶液可以包括一种或多种高分子量聚合物、一种或多种低分子量添加剂、以及一种或多种液体溶剂。如本文所公开的，聚合物溶液或熔体可以包括以下混合物：(i)高分子量PVDF(和/或其共聚物)和(ii)低分子量PVDF(和/或其共聚物)的混合物或其与一种或多种低分子量添加剂，该低分子量添加剂包括可混溶聚合物、低聚物和固化性单体。

合适的液体溶剂可以包括能够至少部分溶解或基本上使聚合物、低聚物和单体组分溶胀的化学化合物或化学化合物的混合物。在一些实施方案中，液体溶剂在100℃时可以具有至少约10mTorr的蒸汽压。

液体溶剂(即，“溶剂”)可以包括单一溶剂化合物或不同溶剂的混合物。在一些实施方案中，在约25℃或更高的温度(例如，50℃、75℃、100℃或150℃，包括上述任何值之间的范围)下，结晶性聚合物在液体溶剂中的溶解度可以为至少约0.1g/100g(例如，1g/100g或10g/100g)。溶剂的选择可能会影响PVDF系聚合物薄膜的最大结晶度和β相含量百分比，这可能会影响其模量和/或压电响应。此外，溶剂的极性可能会影响聚合物链在溶液中缠结的临界聚合物浓度。

示例性溶剂包括但不限于二甲基甲酰胺(dimethylformamide，DMF)、环己酮、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide，DMAc)、二丙酮醇、二异丁基酮、四甲基脲、乙酰乙酸乙酯、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)、三甲基磷酸酯、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、丁内酯、异佛尔酮、磷酸三乙酯、醋酸卡必醇酯、碳酸丙烯酯、三乙酸甘油酯、邻苯二甲酸二甲酯、丙酮、四氢呋喃(tetrahydrofuran，THF)、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二醇醚、二醇醚酯和乙酸正丁酯。

根据一些实施方案，制造压电聚合物制品的方法可以包括通过孔口挤出聚合物溶液或熔体、以形成流延聚合物制品，并且随后加热和拉伸该流延聚合物制品。例如，流延方法可以提供对溶剂、聚合物浓度和流延温度中的一个或多个的控制，并且可以有助于减少聚合物链的缠结并允许聚合物薄膜在随后的变形步骤中实现更高的拉伸比。

具有双峰分子量或高多分散性指数的聚合物组合物可以使用流延操作形成单层。替代地，具有双峰分子量或高多分散性指数的聚合物组合物可以与其他聚合物或其他非聚合物材料一起流延以形成多层薄膜。对流延的单层或多层薄膜施加单轴或双轴应力可以用于配向聚合物链和/或重新取向晶体、以在其中诱发机械各向异性和压电各向异性。流延聚合物薄膜的退火可以用于增加总结晶度且增大微晶尺寸。

可以由包括结晶性聚合物和低分子量添加剂的组合物形成压电聚合物薄膜。在特定实施方案中，可以通过流延而形成具有高机电效率的压电聚合物薄膜。示例性方法可以包括：形成结晶性聚合物和溶剂的溶液、去除一部分溶剂以形成流延聚合物薄膜、取向、退火、然后极化该薄膜。溶剂的选择可以促进链的解缠结，因此例如在取向期间促进聚合物链和偶极配向。在取向步骤期间，流延聚合物可以包括小于约10wt.％的液体溶剂。

在流延后，PVDF薄膜可以单轴取向或双向取向为单层或多层，以形成压电各向异性薄膜。在一些实施方案中，可以通过压延来处理PVDF薄膜的表面。

根据一些示例，可以使用压延工艺在室温或高温下取向聚合物链。根据另一示例，可以使用固态挤出工艺来取向聚合物链。可以在拉伸和取向之前、期间或之后部分或全部去除液体溶剂。

在示例方法中，干燥的或基本上干燥的聚合物材料可以被热压，以形成在合适的挤出温度下通过固态挤出系统(即，挤出机)提供的期望形状。例如，固态挤出机可以包括分叉型喷嘴。热压温度和挤出温度可以分别小于约190℃。也就是说，热压温度和挤出温度可以独立地选自180℃、170℃、160℃、150℃、130℃、110℃、90℃或80℃，包括上述任何一个值之间的范围。根据特定实施方案，挤出的聚合物材料可以例如使用挤出后、单轴或双轴拉伸工艺来进一步拉伸。

各向异性聚合物薄膜可以使用薄膜取向系统来形成，该薄膜取向系统配置为在聚合物薄膜的一个或多个不同区域中沿至少一个面内方向加热和拉伸聚合物薄膜。在一些实施方案中，薄膜取向系统可以配置为仅沿一个面内方向拉伸聚合物薄膜(即，结晶性聚合物薄膜)。例如，薄膜取向系统可以配置为沿x方向向聚合物薄膜施加面内应力，同时允许薄膜沿正交面内方向(即，沿y方向)松弛。在某些示例中，聚合物薄膜的松弛可能伴随着沿松弛方向没有施加应力。

根据一些实施方案，在示例系统内，聚合物薄膜可以在横向于穿过系统的膜行进的方向加热并拉伸。在这样的实施方案中，聚合物薄膜可以通过沿发散轨道系统可滑动地设置的多个可移动夹具沿相对边缘保持，使得聚合物薄膜在其沿机器方向(MD)移动通过薄膜取向系统的加热区和变形区时沿横向(TD)拉伸。

根据一些实施方案，在示例系统内，可以平行于穿过系统的膜行进的方向来加热和拉伸聚合物薄膜。在这样的实施方案中，聚合物薄膜可以通过沿会聚轨道系统可滑动地设置的多个可移动夹具沿相对边缘保持，使得聚合物薄膜在其沿机器方向(MD)移动通过薄膜取向系统的加热区和变形区时在机器方向(MD)上拉伸。

在一些实施方案中，沿横向方向的拉伸率和沿机器方向的松弛率(或反之亦然)可以独立地和局部地控制。在一些实施方案中，拉伸动作可以包括恒定或变化的薄膜温度和/或恒定或变化的应变速率。在某些实施方案中，可以使用辊对辊(roll to roll)制造平台来实现大规模生产。

在某些方面，可以沿聚合物薄膜的长度方向或宽度方向尺寸均匀地或非均匀地施加拉伸应力。加热聚合物薄膜可以伴随施加拉伸应力。例如，半结晶聚合物薄膜可以加热到高于室温(～23℃)的温度，以促进薄膜的变形以及其中晶体和/或聚合物链的形成和重新配向。

为了改善聚合物薄膜相对于未加热的聚合物薄膜的可变形性，聚合物薄膜的温度可以在拉伸操作之前、期间和/或之后(即，在预加热区或预热区下游的变形区内)保持在期望的值或在期望范围内。变形区内聚合物薄膜的温度可以小于、等于或大于预热区内聚合物薄膜的温度。

在一些实施方案中，可以在整个拉伸动作期间将聚合物薄膜加热至恒定温度。在一些实施方案中，可以将聚合物薄膜的不同区域加热到不同的温度，即，在施加拉伸应力期间和/或之后进行。在某些实施方案中，响应于所施加的拉伸应力的拉伸比可以是至少约1.2，例如约1.2、约1.5、约2、约3、约4、约5、约10、约12、约15或约20或更多，包括任何前述值之间的范围。拉伸比可以计算为拉伸后的聚合物薄膜的长度除以拉伸前的对应长度。

在各种示例中，拉伸的聚合物薄膜沿其拉伸方向的弹性模量可以与拉伸比成正比。较高的拉伸比可以有效地展开相对弹性层状聚合物晶体，并增加所得到的压电聚合物薄膜中的晶体配向程度。

在一些实施方案中，聚合物薄膜内的结晶含量可以在拉伸动作期间增加。在一些实施方案中，拉伸可以改变聚合物薄膜内的晶体取向和/或平均微晶尺寸，而基本上不改变结晶含量。

对单层或多层薄膜施加单轴或双轴应力可以用于配向聚合物链和/或取向晶体以诱发光学和力学各向异性。这种薄膜可以用于制造各向异性压电基板、高泊松比薄膜、反射偏振器等，并且可以集成到单层压电片和双层压电片致动器、触觉制品(例如，手套)、AR/VR耳机、AR/VR合路器中，或用于提供显示亮度增强。

可以通过对流延聚合物薄膜施加应力来形成压电聚合物制品。在一些实施方案中，具有双峰分子量分布或高多分散性指数的聚合物薄膜可以被拉伸到相较于比较聚合物薄膜更大的拉伸比(例如，缺少低分子量添加剂)。在一些示例中，拉伸比可以大于4，例如，5、10、20、30、40或更大。拉伸动作可以包括单个拉伸步骤或多个(即，连续的)拉伸步骤，其中可以独立地控制拉伸温度和应变速率中的一个或多个。

形成压电聚合物薄膜的示例性方法可以包括以至少约4(例如，5、10、20、30、40或更大，包括在任何前述值之间的范围)的拉伸比单轴取向流延聚合物薄膜。形成压电聚合物薄膜的另一示例性方法可以包括沿每个面内方向、以至少约为4(例如，5、10、20、30、40或更大，包括任何前述值之间的范围)的独立拉伸比双向取向流延聚合物薄膜。双轴拉伸可以同时执行或在连续的拉伸步骤中执行。

在不受理论约束的情况下，一种或多种低分子量添加剂可以在整个流延、压延、拉伸、退火和极化过程中与高分子量聚合物相互作用，以促进较少链缠绕和更好的链配向，并且在某些示例中，在聚合物薄膜中产生更高的结晶含量。也就是说，具有双峰分子量分布或高多分散性指数的组成可以经流延以形成薄膜，该薄膜可以经拉伸以通过晶体和/或链重新配向来诱发机械和压电各向异性。拉伸可以包括施加单轴应力或双轴应力。在一些实施方案中，低分子量添加剂可以在流延过程中有益地降低聚合物组合物的拉伸温度。在一些实施方案中，聚合物薄膜可以通过挤出来拉伸。

在示例方法中，聚合物薄膜可以在拉伸期间被加热到约60℃到约170℃的温度，并且以约0.1％/秒到约300％/秒的应变速率拉伸。此外，在拉伸动作期间，温度和应变速率中的一者或两者可以保持不变或变化。例如，在说明性但非限制性的示例中，聚合物薄膜可以在第一温度和第一应变速率(例如，130℃和50％/秒)下拉伸以实现第一拉伸比。随后，聚合物薄膜的温度可以提高至第二温度(例如，165℃)且应变速率降低至第二应变速率(5％/秒)以实现第二拉伸比。

在聚合物薄膜变形之后，可以加热保持预定时间量，随后冷却聚合物薄膜。冷却动作可以包括允许聚合物薄膜以设定的冷却速率或者通过骤冷(例如，通过用低温气体吹扫)自然冷却，这可以使聚合物薄膜热稳定。

在一些实施方案中，在拉伸期间和/或之后，可以对聚合物薄膜进行退火。可以在固定的或可变的拉伸比和/或固定的或可变的施加应力下进行退火。在一些实施方案中，聚合物薄膜可以在施加至少约100MPa的实际应力的情况下进行退火。退火温度可以是固定的也可以是可变的。例如，可变的退火温度可以从初始退火温度增加到最终退火温度。退火温度可以大于聚合物的玻璃化转变温度(T

退火可以包括单个步骤工艺(即，在单个温度下)或多步骤工艺。多步骤退火可以包括将聚合物薄膜加热到连续更高的温度。在多步骤退火期间，较小的晶体可能会熔融并重新结晶为较大的晶体。通过这种工艺，可以将较小和中等尺寸的晶体重新形成为较大的晶体，这可能会在多次退火后获得更高的薄膜模量。

拉伸PVDF系列薄膜可以同时形成α相和β相PVDF晶体，但是只有配向的β相晶体对压电响应有贡献。在拉伸工艺期间和/或之后，以及在退火工艺期间和/或之后，可以向聚合物薄膜施加电场。施加电场(即，极化)可以诱发薄膜中β相晶体的形成和取向。尽管可以将较低的电场(<50V/微米)施加至取向β相晶体，但是施加较高的电场(≥50V/微米)既可以诱发从α相到β相的相变，又可以促进β相晶体的取向。根据一些实施方案，极化动作可以伴随和/或跟随聚合物薄膜的拉伸。根据一些实施方案，极化动作可以伴随和/或跟随聚合物薄膜的退火。

根据另一实施方案，聚合物薄膜可以暴露于光化辐射。聚合物薄膜可以在拉伸动作之前、期间和/或之后暴露于光化辐射。此外，光化辐射曝露可能发生在退火之前、期间和/或之后。合适的光化辐射的示例包括伽马、贝塔和阿尔法辐射、电子束、紫外线和X射线。

变形后，晶体或链可以与所施加的拉伸应力的方向至少部分地配向。因此，聚合物薄膜可以表现出高的光学清晰度、小于约10％的体雾度、沿面内尺寸至少约4GPa的杨氏模量、高的压电系数(例如，d

作为示例，具有双峰分子量分布的取向聚合物薄膜可以具有大于约4GPa的面内模量，例如，4GPa、5GPa、10GPa、12GPa或15GPa，包括上述任何值之间的范围；以及大于5pC/N的压电系数(d

此外，机电耦合因数k

根据各种实施方案，各向异性聚合物薄膜可以包括无定形聚合物、配向的无定形聚合物、部分结晶或完全结晶材料。这种材料也可以是机械各向异性的，其中选自压缩强度、拉伸强度、剪切强度、屈服强度、刚度、硬度、韧性、延展性、可加工性、热膨胀、压电响应和蠕变行为的一种或多种特性可以是方向依赖性的。

例如，压电聚合物薄膜的结晶含量可以包括例如聚(偏二氟乙烯)、聚(三氟乙烯)、聚(氯三氟乙烯)、聚(六氟丙烯)和/或聚(氟乙烯)的晶体，尽管还可以考虑更多的结晶聚合物材料，其中，在一些示例中，“结晶”或“半结晶”聚合物薄膜中的结晶相可以构成聚合物薄膜的至少约1％。例如，聚合物薄膜的总β相含量可以至少约为30％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％，包括前述任何值之间的范围。

在一些实施方案中，诸如聚合物薄膜的压电聚合物制品沿至少一个面内方向(例如，长度或宽度)的杨氏模量可以为至少约4GPa(例如，4GPa、10GPa、20GPa或30GPa或更大，包括任何前述值之间的范围)。在一些实施方案中，压电聚合物薄膜沿一对面内方向(例如，长度和宽度)中的每一者的杨氏模量可以独立地为至少约为4GPa(例如，4GPa、10GPa、20GPa或30GPa或更大，包括任何前述值之间的范围)。压电聚合物薄膜的特征在于沿至少一个方向至少约5pC/N(例如，5pC/N、10pC/N、20pC/N、30pC/N或40pC/N或更大，包括任何前述值之间的范围)的压电系数。

在PVDF材料中，较高的β比可能引起较高的压电系数(d

表1.组成对PVDF薄膜结晶度的影响

将各自的组成A和B(样品1和5)及其混合物(样品2-4)形成厚度为约100微米的薄膜。在测量结晶含量之前，对聚合物薄膜进行加热和拉伸。在将薄膜样品加热到约160℃后，通过施加增加到最大约200MPa的拉伸应力来拉伸薄膜。薄膜被拉伸到约9的拉伸比。此后，在保持恒定的施加应力(200MPa)的情况下，将每个薄膜样品在约160℃下退火20分钟，以0.4℃/分钟的升温速率加热到约180℃，然后在约180℃下退火30分钟，然后以0.4℃/分钟的升温速率加热到约186℃，并在约186℃下退火额外30分钟。然后，在200MPa的恒定应力下将样品冷却到低于35℃，然后移除应力。

冷却后，用差示扫描量热法(DSC)测定总结晶含量，并且用傅立叶变换红外光谱(FTIR)测定β比。如本文所使用的，“β比”指的是总结晶含量中β相PVDF的相对含量。用总结晶度和β比的乘积计算总的β相含量。数据表明，具有双峰分子量分布的聚合物薄膜(样品2-4)的总β相含量可能大于具有单峰分子量分布的聚合物薄膜(样品1和5)的总β相含量。

在一些实施方案中，聚合物薄膜的总结晶含量可以为至少约40％，例如，至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或至少约90％，包括上述任何值之间的范围。在一些实施方案中，聚合物薄膜的β比可以为至少约70％，例如，至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％，包括上述任何值之间的范围。在一些实施方案中，聚合物薄膜的总β相含量可以为至少约30％，例如，至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％或至少约80％，包括上述任何值之间的范围。

根据在测量结晶含量之前对聚合物薄膜进行加热和拉伸(例如，样品1-5)的另一实施方案中，在将薄膜样品加热到160℃±10℃之后，可以通过施加增加到约200MPa的最大拉伸应力来拉伸薄膜。薄膜可以拉伸到约9的拉伸比。此后，在保持恒定的施加应力(200MPa)的情况下，每个薄膜样品可以在160℃±10℃下退火20分钟，以0.4℃/分钟的升温速率加热到180℃±10℃，然后在180℃±10℃下退火30分钟，然后以0.4℃/分钟的升温速率加热到186℃±10℃，并且在186℃±10℃下退火额外30分钟。然后，在恒定施加应力200MPa应力的情况下，将样品冷却到低于35℃并去除应力。

本公开的各向异性PVDF系聚合物薄膜的特征可以是光学品质聚合物薄膜，并且可以形成或集成到光学元件中以作为可致动层。光学元件可以用于各种显示设备，例如虚拟现实(VR)和增强现实(AR)眼镜和耳机。这些和其他光学元件的效率可以取决于光学清晰度和/或压电响应的程度。

根据各种实施方案，在一些示例中，“光学品质薄膜”或“光学品质聚合物薄膜”的特征可以在于可见光谱内至少约20％的透射率，例如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％，包括前述值中任一者之间的范围，以及小于约10％的体雾度(bulkhaze)，例如0％、1％、2％、4％、6％或8％的雾度，包括在前述值中任一者之间的范围。

在其他实施方案中，光学品质PVDF系聚合物薄膜可以集成到多层结构中，例如ABAB多层中的“A”层。另一多层架构可以包括AB、ABA、ABAB或ABC配置。各B层(以及各C层，如果提供)可以包括另一聚合物组合物，例如聚乙烯。根据一些实施方案，一个或多个B(和C)层可以是导电的，并且可以包括例如铟锡氧化物(ITO)或聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩基)。

在单层或多层构架中，各PVDF系列层的厚度可以为约100nm至约5mm，例如，100nm、200nm、500nm、1000nm、2000nm、5000nm、10000nm、20000nm、50000nm、100000nm、200000nm、500000nm、1000000nm、2000000nm或5000000nm，包括上述任何值之间的范围。多层堆叠可以包括两个或更多这样的层。在一些实施方案中，PVDF层或薄膜的密度可以为约1.7g/cm

根据一些实施方案，各向异性PVDF系列聚合物薄膜的面积尺寸(即，长度和宽度)可以独立地在约5cm至约50cm或更大的范围内，例如，5cm、10cm、20cm、30cm、40cm或50cm，包括上述任何值之间的范围。示例性压电聚合物薄膜的面尺寸可以为约5cm×5cm、10cm×10cm、20cm×20cm、50cm×50cm、5cm×10cm、10cm×20cm、10cm×50cm等。

如本文所使用的，术语“聚合物薄膜”和“聚合物层”可以互换使用。此外，除非上下文另外明确指出，否则提及“聚合物薄膜”或“聚合物层”可以包括提及“多层聚合物薄膜”。

因此，本公开的方面涉及形成单层或多层聚合物薄膜，该单层或多层聚合物薄膜具有高的压电响应和改进的机械性能，包括强度和韧性。改进的机械性能还可以包括改进的尺寸稳定性和改进的顺应性，以符合具有复合曲率的表面(例如，透镜)。

来自本文描述的任何实施方案的特征可以根据本文描述的一般原理彼此组合使用。通过结合附图和权利要求书阅读以下详细描述，将更全面地理解这些和其他实施方案方案、特征和优点。

参照图1至图14，概述了具有高多分散性和高模量的压电聚合物的制造和表征，以及将这种聚合物集成到光学系统中的概念。与图1至图7相关的讨论涉及用于生产适用于各种光学、机械和光学机械应用的高强度和高模量压电聚偏二氟乙烯薄膜的示例性制造范例。与图8至图12相关的讨论涉及压电聚合物薄膜的微观结构表征以及伴随的机械和压电响应。与图13至图14相关的讨论涉及示例性虚拟现实和增强现实设备，这些虚拟现实和增强现实设备可以包括一个或多个压电聚合物薄膜。

结合各种实施方案，可以参考与薄膜取向系统的机器方向(MD)、横向方向(TD)和法线方向(normal direction，ND)对准且的三个相互正交的轴线来描述聚合物薄膜，并且MD、TD和ND可以分别对应于聚合物薄膜的长度、宽度和厚度尺寸。贯穿本公开的各种实施方案和示例，机器方向可以对应于聚合物薄膜的x方向，横向方向可以对应于聚合物薄膜的y方向，并且法线方向可以对应于聚合物薄膜的z方向。

图1中示出了用于制造具有低聚合物链缠结的流延聚合物薄膜的方法。在方法100中，将一种或多种PVDF系列聚合物树脂(例如，高分子量聚合物或包含高分子量聚合物和低分子量聚合物的混合物)溶解在第一溶剂中以形成原料溶液。泵送系统105可以用于将原料溶液引入到流延模具(casting die)110。

作为来自流延模具110的输出，将聚合物层115送入包含第二溶剂125的容器120中，该第二溶剂取代第一溶剂以形成结晶聚合物薄膜130。流延和结晶聚合物薄膜135从第二溶剂浴中移除并干燥。可以将流延的薄膜135在拉伸之前片化或辊压以用于存储。

参见图2，示意性地示出了形成溶剂流延聚合物薄膜的另一种方法。在方法200中，将一种或多种PVDF系列聚合物树脂(例如，高分子量聚合物或包含高分子量聚合物和低分子量聚合物的混合物)溶解在溶剂中以形成原料溶液。泵送系统205可以用于将原料溶液引入流延模具230。

作为来自流延模具230的输出，层235可以被流延到载体240上，该载体例如为由辊245、250输送的皮带。辊245、250可以将流延层235输送通过烘箱255，在烘箱中，溶剂可以以有效地引起聚合物薄膜260中所需程度的链缠结和相应特性的去除速率来去除。聚合物薄膜260可以在拉伸之前进行片化或辊压(例如在辊265上)以用于存储。

根据一些实施方案，代替实施流延模具230，可以使用诸如迈耶棒涂覆(Mayer rodcoating)、刀片刮涂、凹版涂覆、转移涂覆等替代方法将原料溶液涂覆到载体240上。

在溶剂类工艺的示例中，将高分子量的PVDF均聚物溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中以形成5wt％的原料溶液。将原料溶液流延到基板上并烘干。表2汇总了三种溶剂流延的PVDF薄膜样品的特性。在拉伸/取向之前从基板释放各聚合物薄膜。对比(预拉伸)薄膜300、400、500的光学显微图像分别如图3至图5所示。

表2.通过溶剂流延形成的PVDF薄膜的特性

图6示意性地示出了用于形成各向异性压电聚合物薄膜的薄膜取向系统。系统600可以包括用于接收和预热聚合物薄膜605的结晶性部分610的薄膜输入区630、用于输出聚合物薄膜605的结晶和取向部分615的薄膜输出区638、以及在输入区630与输出区638之间延伸的夹具阵列620，该夹具阵列120配置为夹持并引导聚合物薄膜605通过系统600(即，从输入区630到输出区638)。夹具阵列620可以包括可滑动地设置在第一轨道625上的多个可移动的第一夹具624和可滑动地设置在第二轨道627上的多个可移动的第二夹具626。

聚合物薄膜605可以包括单个聚合物层或多个(例如，交替的)第一聚合物层和第二聚合物层，诸如多层ABAB…结构。替代地，聚合物薄膜605可以包括具有结晶性聚合物薄膜和直接覆盖于结晶性聚合物薄膜的高泊松比聚合物薄膜的复合结构(未单独示出)。在一些实施方案中，聚合物薄膜复合物可以包括可逆地层压到或印刷在单个结晶性聚合物薄膜或多层聚合物薄膜上的高泊松比聚合物薄膜。

在操作期间，接近输入区630，夹具624、626可以固定到聚合物薄膜605的各自边缘部分，其中位于给定轨道625、627上的相邻夹具可以分别以夹具间间距651、652设置。为简单起见，在所说明的视图中，沿输入区630内的第一轨道625的夹具间间距651可以等于或基本上等于沿输入区630内的第二轨道627的夹具间间距652。如将理解的，在替代实施方案中，在输入区630内，沿第一轨道625的夹具间间距651可以与沿第二轨道627的夹具间间距652不同。

除了输入区630和输出区638之外，系统600还可以包括一个或多个附加区632、634、636等，其中可以独立地控制以下中的每一者：(i)聚合物薄膜605的平移速率；(ii)第一轨道625和第二轨道627的形状；(iii)第一轨道625和第二轨道627之间的间距；(iv)夹具间间距651-656；以及(v)聚合物薄膜605的局部温度等。

在示例过程中，当通过夹具624、626引导通过系统600时，可以在区630、632、634、636、638中的每一者内将聚合物薄膜605加热到选定温度。可以使用更少或更多数量的热控制区。如图所示，在区632内，第一轨道625和第二轨道627可以沿横向方向发散，使得在将聚合物薄膜605加热到例如大于室温但小于熔融起始的温度的情况下、可以在横向方向上拉伸聚合物薄膜。在一些实施方案中，横向拉伸比(横向方向上的应变/机器方向上的应变)可以为约6或更大，例如6、8、10、15、20、25或30，包括在任何前述值之间的范围。

根据某些实施方案，聚合物薄膜可以拉伸到6倍或更多而不会断裂，这至少部分是由于其组分的高分子量。特别是，高分子量聚合物允许薄膜在更高的温度下拉伸，这可能会减少链缠结，并在拉伸薄膜中产生更高的模量、高透明度和低雾度的理想组合。

仍参考图6，在区632内，第一轨道625上相邻的第一夹具624之间的间距653和第二轨道627上相邻的第二夹具626之间的间距654可以分别相对于输入区630内的夹具间间距651、652减小。在某些实施方案中，夹具间距653、654自初始间距651、652的减小可以近似按横向拉伸比的平方根进行比例调整。实际的比例可以取决于聚合物薄膜的泊松比以及对拉伸薄膜的要求，包括平整度、厚度等。因此，在一些实施方案中，垂直于拉伸方向的聚合物薄膜的面内轴可以松弛等于拉伸方向上的拉伸比的平方根的量。通过相对于夹具间间距651、652减小夹具间距653、654，可以允许聚合物薄膜在沿横向方向拉伸的情况下、沿机器方向松弛。例如，聚合物薄膜可以沿机器方向松弛至少约10％的聚合物的泊松比，例如，聚合物薄膜的泊松比的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％，包括上述任何值之间的范围。

可以在各加热区内控制聚合物薄膜的温度。例如，在拉伸区632内，聚合物薄膜605的温度例如可以在子区665、670内是恒定的或独立控制的。在一些实施方案中，在经拉伸的聚合物薄膜605进入区634时，聚合物薄膜605的温度可以降低。在区632内的拉伸操作之后快速降低温度(即，热淬火)可以增强聚合物薄膜605的顺应性。在一些实施方案中，聚合物薄膜605可以是热稳定的，其中聚合物薄膜605的温度可以在拉伸后区634、636、638中的每者内进行控制。聚合物薄膜的温度可以通过强制热对流或通过辐射(例如，IR辐射)或它们的组合来控制。

根据一些实施方案，在拉伸区632的下游，在假定恒定间隔距离(例如，在输出区638内)之前，第一轨道625与第二轨道627之间的横向距离可以保持恒定，或者如图所示初始地减小(例如，在区634和区636内)。在相关脉络中，拉伸区632下游的夹具间间距可以相对于沿第一轨道625的夹具间间距653和沿第二轨道627的夹具间间距654增大或减小。例如，沿输出区638内的第一轨道625的夹具间间距655可以小于拉伸区632内的夹具间间距653，并且沿输出区638内的第二轨道627的夹具间间距656可以小于在拉伸区632内的夹具间间距654。根据一些实施方案，夹具间间距可以通过修改线性步进马达线上的夹具的局部速度来控制，或者通过使用将夹具连接到对应轨道的附接和可变夹具间间距机构来控制。

根据一些实施方案，拉伸和取向的聚合物薄膜615可以从系统600移除，并在随后的拉伸步骤中例如再次使用系统600或通过如图7所示的松弛的长度取向进一步拉伸。在示例工艺中，聚合物薄膜可以拉伸一次或多次，例如1、2、3、4或5次或更多次。

参考图7，示出了用于形成各向异性聚合物薄膜的另一示例性系统。薄膜取向系统700可以包括用于接收和预热聚合物薄膜705的结晶部或结晶性部710的薄膜输入区730、用于输出聚合物薄膜705的至少部分结晶部和取向部715的薄膜输出区745、以及在输入区730与输出区745之间延伸的夹具阵列720，该夹具阵列配置为夹持和引导聚合物薄膜705穿过系统700。如在前述实施方案中，夹具阵列720可以包括可滑动地设置在第一轨道725上的多个第一夹具724和可滑动地设置在第二轨道727上的多个第二夹具726。在某些实施方案中，结晶部或结晶性部710可以对应于拉伸和取向的聚合物薄膜615。

在示例过程中，接近输入区730，第一夹具724和第二夹具726可以固定(affixed)到聚合物薄膜705的边缘部分，其中位于给定轨道725、727上的相邻夹具可以以初始夹具间间距755设置，在输入区730内，该初始夹具间间距可以沿两个轨道基本是恒定的或可变的。在输入区330内，第一轨道725与第二轨道727之间沿横向方向的距离可以是恒定的或基本上恒定的。

系统700还可以包括一个或多个区域735、740等。系统700的动力学允许独立控制：(i)聚合物薄膜705的平移速率；(ii)第一轨道725和第二轨道727的形状；(iii)第一轨道725与第二轨道727之间沿横向方向的间距；(iv)输入区730内以及输入区的下游的夹具间间距750(例如，夹具间间距752、754、757、729)；以及(v)聚合物薄膜的局部温度等。

在示例性工艺中，当聚合物薄膜705通过夹具724、726引导通过系统700时，可以将聚合物薄膜在区730、735、740、745中的每一者内加热到选定温度。在变形期间(即，在区735内)可以使用高于聚合物薄膜705的组分的玻璃化转变温度的温度，而在一个或多个下游区域中的每一者内可以使用更低的温度、相等的温度或更高的温度。

如在前述实施方案中，可以局部控制拉伸区735内聚合物薄膜705的温度。根据一些实施方案，聚合物薄膜705的温度在拉伸动作期间可以维持在恒定或实质上恒定的值。根据另外的实施方案，聚合物薄膜705的温度可以在拉伸区735内逐步增加。也就是说，随着聚合物薄膜705沿机器方向前进，聚合物薄膜的温度可以在拉伸区域735内增加。例如，拉伸区域735内聚合物薄膜705的温度可以在各加热区a、b和c中局部控制。

温度分布可以是连续的、不连续的或它们的组合。如图7所示，加热区a、b和c可以延伸跨越聚合物薄膜705的宽度，并且可以根据关系室温＜T

仍参考图7，在区735内，第一轨道725上相邻的第一夹具724之间的间距752和第二轨道727上相邻的第二夹具726之间的间距757可以相对于相应输入区730内的夹具间间距750、755增大，这可以向聚合物薄膜705施加面内拉伸应力并沿机器方向拉伸聚合物薄膜。在变形区735内的轨道725、727中的一个或两个上的夹具间间距的范围可以为恒定的或可变的，并且例如根据沿机器方向的位置而增加。

在拉伸区735内，夹具间间距752、757可以线性增加，使得主要变形模式可以是恒定速度。例如，聚合物薄膜的应变速率可以沿机器方向降低。在其他实施方案中，聚合物薄膜705可以以恒定应变速率拉伸，其中夹具间间距可以指数增加。

在某些示例中，可以实现逐渐降低的应变速率。例如，在拉伸区735内，夹具间间距可以配置成使得各连续的夹具724、726对之间的距离沿机器方向增加。可以独立地控制各连续的夹具对之间的夹具间间距、以沿机器方向实现期望的应变速率。

响应于沿机器方向施加的拉伸应力，第一轨道725和第二轨道727可以在区735内沿横向方向会聚，使得聚合物薄膜705可以在机器方向上拉伸的情况下，在横向方向上松弛。使用单个拉伸步骤或多个拉伸步骤，聚合物薄膜705可以被拉伸至少约4倍(例如，4、5、6、7、8、9、10、20、40、100或更多，包括在任何前述值之间的范围)。

在拉伸区735内，第一轨道725和第二轨道727的倾斜角度(即，相对于机器方向)可以为恒定的或可变的。在特定示例中，拉伸区735内的倾斜角可以沿机器方向减小。也就是说，根据某些实施方案，加热区a内的倾斜角可以大于加热区b内的倾斜角，加热区b内的倾斜角可以大于加热区c内的倾斜角。这种配置可以用于随着聚合物薄膜前进通过系统700，在拉伸区735内提供逐渐降低的松弛速率(沿横向方向)。

在一些实施方案中，随着拉伸聚合物薄膜705离开区735，聚合物薄膜705的温度可以降低。在一些实施方案中，聚合物薄膜705可以是热稳定的，其中可以在各变形后区740、745内控制聚合物薄膜705的温度。聚合物薄膜的温度可以通过强制热对流或通过辐射(例如，IR辐射)或它们的组合来控制。

在变形区735的下游，相对于沿第一轨道725的夹具间间距752和沿第二轨道727的夹具间间距757，夹具间间距可以增加或保持基本上恒定。例如，随着夹具离开区735，沿输出区745内的第一轨道725的夹具间间距754可以基本上等于夹具间间距752，并且随着夹具离开区735，沿输出区745内的第二轨道727的夹具间间距759可以基本上等于夹具间间距757。在拉伸动作之后，例如可以在一个或多个下游区域740、745内对聚合物薄膜705进行退火。

薄膜取向系统700的应变影响由单元区段760、765示意性示出，该单元区段分别示出了聚合物薄膜705的选定区域的变形前尺寸和变形后尺寸。在所示的实施方案中，聚合物薄膜705具有拉伸前宽度(例如，沿横向方向)和拉伸前长度(例如，沿机器方向)。如将理解的，拉伸后宽度可以小于拉伸前宽度，并且拉伸后长度可以大于拉伸前长度。

在一些实施方案中，辊对辊系统可以与薄膜取向系统(例如，薄膜取向系统600或薄膜取向系统700)集成以操纵聚合物薄膜。在另一实施方案中，辊对辊系统本身配置为薄膜取向系统。

如本文中所使用的，术语“工程应力”可以指等于施加到薄膜上的力除以薄膜的初始截面面积的值，而术语“实际应力”可以指施加的力除以动态截面面积，即，在拉伸动作期间确定的面积。为了简化实际应力的计算，将本文所报告的“实际应力”计算为施加的力和薄膜的最终截面积的商，即，在拉伸动作之后。

图8中示出了与具有双峰分子量分布的聚合物材料(60％低分子量PVDF树脂和40％高分子量PVDF树脂)熔融相关的差示扫描量热仪(DSC)吸热曲线。未拉伸和未退火的PVDF薄膜的数据如曲线801所示。曲线802和803分别描述了拉伸、未退火且拉伸、以及退火的薄膜的熔融吸热曲线。

在不希望受理论约束的情况下，图8中所示的DSC数据与图9中示意性描述的聚合物链配向和晶体尺寸的演变一致，图9示出了具有分散在整个基质中的聚合物基质910和微晶920的PVDF薄膜的微观结构。

首先参照图9A，在未拉伸和未退火状态下，示例星聚合物薄膜约为48％结晶，并且参照图8，在约170℃时表现出主要吸热曲线801。

在拉伸动作的情况下，并参照图9B，应变诱发的结晶可以在聚合物链910的配向时增加聚合物薄膜中微晶的数量，但是由于一些晶体920的应变诱发的断裂，平均微晶尺寸可能相对于非应变状态而减小。如再次参照图8所示，这种微观结构转变可以将拉伸薄膜的主要吸热曲线802位移到较低的温度。将拉伸且未退火的聚合物薄膜的总结晶含量被计算约63％。

现在参照图9C，在应力作用下进行退火后，平均晶体尺寸和总晶体含量均增加，如图8所示，伴随着熔融吸热曲线803向更高温度的位移。将拉伸且退火的聚合物薄膜的总结晶含量计算为约84％。

退火和聚合物组合物对PVDF薄膜的模量的影响如图10至图12所示。

具有不同PVDF组合物的拉伸聚合物薄膜的模量数据如图10所示。多步退火的效果明显。退火后样品的在不同组合物下的模量可以大于约4GPa，且显著大于相应的退火前样品的模量。图11和图12分别示出了具有0％低分子量组合物和70％低分子量组合物的样品的模量演化的附加数据。

参照图11，拉伸后的多步骤退火显示，相较于毛胚薄膜(as cast thin film)，由高分子量聚合物形成的PVDF薄膜的模量增加了约190％。通过一个或多个退火步骤，由高分子量聚合物形成的PVDF薄膜可以具有至少约4GPa的模量。

参照图12，拉伸后的多步骤退火显示，相较于毛坯薄膜，由双峰分子量分布形成的PVDF薄膜的模量增加了约290％。聚合物组合物包括70％低分子量PVDF均聚物树脂和30％高分子量PVDF均聚物树脂。通过一个或多个退火步骤，PVDF薄膜可以具有至少约6GPa的模量。

本发明公开了一种压电聚合物及其制造方法，该压电聚合物薄膜沿至少一个方向表现出较高的模量并伴随着其压电响应的增强。通过将聚合物材料拉伸到非常高的拉伸比，可以改善压电响应，这可能会展开弹性层状聚合物晶体，并重新取向聚合物基质中的微晶和/或聚合物链。

对于许多低分子量聚合物，必要程度的拉伸通常会导致断裂或空洞，从而损害光学品质。此外，高分子量聚合物的链缠结和高粘度特性可能会限制其加工性能。此外，高拉伸比可能会限制拉伸薄膜的最大可实现厚度。根据各种实施方案，申请人已经证明，高模量薄膜可以由合适的超高或高分子量材料与中等、低或极低分子量可混溶聚合物、低聚物或可固化单体的多分散混合物制成。

在示例聚合物体系中，超高和高MW组分与中、低到极低MW组分的比例可以在约1：99至约99：1的范围内。与比较聚合物组合物相比，可以获得大于约6的拉伸比。一个或多个退火步骤可以增加总β相含量和/或微晶尺寸，这可能会增加这种薄膜的模量。此外，拉伸可以在更高的温度下进行，可选地与曝露于光化辐射相结合，这可以减少链缠结的倾向，并能够形成具有高模量而不会诱发基本上不透明或雾度的薄膜。示例聚合物可以包括PVDF及其共聚物，例如PVDF-TrFE。

示例实施方案

实施例1：一种聚合物薄膜，该聚合物薄膜包括聚偏二氟乙烯(PVDF)且特征在于，沿面内尺寸至少约4GPa的杨氏模量、以及在25℃下至少为约0.1的机电耦合因数(k

实施例2：根据实施例1所述的聚合物薄膜，其中，聚偏二氟乙烯包括选自由以下构成的部分：偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、六氟丙烯(HFP)、氟乙烯(VF)和它们的均聚物、它们的共聚物、它们的三聚体、它们的衍生物和它们的混合物。

实施例3：根据实施例1和实施例2中任一项所述的聚合物薄膜，其中，聚合物薄膜的组成的特征在于双峰分子量分布。

实施例4：根据实施例1和实施例2中任一项所述的聚合物薄膜，其中，聚合物薄膜的组成的特征在于多分散分子量分布。

实施例5：根据实施例1至4中任一项所述的聚合物薄膜，其中，杨氏模量沿一对相互正交的面内尺寸中每一者为至少约4GPa。

实施例6：根据实施例1至5中任一项所述的聚合物薄膜，其中，在25℃下机电耦合因数(k

实施例7：根据实施例1至6中任一项所述的聚合物薄膜，其中，聚合物薄膜的压电系数(d

实施例8：根据实施例1至7中任一项所述的聚合物薄膜，其中，聚合物薄膜的特征在于在550nm处至少约80％的透明度，以及小于约10％的体雾度。

实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的聚合物薄膜，其中，该聚合物薄膜包括至少约40％的总结晶含量。

实施例10：根据实施例1至9中任一项所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括至少约30％的总β相含量。

实施例11：一种聚合物制品，该聚合物制品的特征在于沿至少一个尺寸至少约4GPa的杨氏模量，在25℃下至少约0.1的机电耦合因数(k

实施例12：根据实施例11所述的聚合物制品，其中，聚合物制品包括至少约30％的总β相含量。

实施例13：一种方法，该方法包括：将聚合物组合物成形为聚合物薄膜；沿至少一个面内方向、且以有效地诱发聚合物薄膜中至少约5的拉伸比的量向聚合物薄膜施加拉伸应力；以及跨聚合物薄膜的厚度尺寸施加电场。

实施例14：根据实施例13所述的方法，其中，所述成形包括选自流延、挤出、模制和压延的工艺。

实施例15：根据实施例13和14中任一项所述的方法，其中，聚合物组合物包括以下混合物：高分子量聚合物、以及低分子聚合物和低聚物中的一个或多个。

实施例16：根据实施例13至15中任一项所述的方法，其中，该方法还包括在施加拉伸应力的情况下加热聚合物薄膜。

实施例17：根据实施例13至16中任一项所述的方法，其中，该方法还包括在施加拉伸应力的情况下将聚合物薄膜加热到比聚合物组合物的熔融峰值温度低至少10℃的温度。

实施例18：根据实施例13至17中任一项所述的方法，其中，该方法还包括在施加拉伸应力之后加热聚合物薄膜。

实施例19：根据实施例13至18中任一项所述的方法，其中，在施加拉伸应力的情况下或施加拉伸应力之后施加电场。

实施例20：根据实施例13至19中任一项所述的方法，其中，在加热聚合物薄膜的情况下或在加热聚合物薄膜之后施加电场。

本公开的实施方案可以包括各种类型的人工现实系统或结合各种类型的人工现实系统来实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以一些方式进行调节的现实形式，其可以包括例如虚拟现实、增强现实、混合现实、混杂现实或它们的一些组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全由计算机生成的内容或与捕获的(例如，现实世界的)内容相结合的由计算机生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的一些组合，其中任何一个都可以在单个通道中或在多个通道中呈现(诸如，向观众产生三维(3D)效果的立体视频)。此外，在一些示例中，人工现实还可以与用于例如在人工现实中创建内容和/或以其他方式用于人工现实(例如，以在其中执行活动)的应用、产品、配件、服务或它们的一些组合相关联。

人工现实系统可以以多种不同的尺寸规格和配置来实现。一些人工现实系统可以被设计为在没有近眼显示器(near-eye display，NED)的情况下工作。其他人工现实系统可以包括NED，该NED也提供对现实世界(例如，图13中的增强现实系统1300的可见性或使用户在视觉上沉浸在人工现实中(例如，图14中的虚拟现实系统1400)。虽然一些人工现实设备可以是自包含系统，但其他人工现实设备可以与外部设备通信和/或协调以向用户提供人工现实体验。这种外部设备的示例包括手持控制器、移动设备、台式计算机、用户穿戴的设备、一个或多个其他用户穿戴的设备，和/或任何其他合适的外部系统。

转向图13，增强现实系统1300可以包括具有框架1310的眼镜设备1302，框架1310配置为将左显示设备1315(A)和右显示设备1315(B)保持在用户眼睛前方。显示装置1315(A)和1315(B)可以一起或独立地作用以向用户呈现图像或图像组。虽然增强现实系统1300包括两个显示器，但是本公开的实施方案可以在具有单个NED或多于两个NED的增强现实系统中实现。

在一些实施方案中，增强现实系统1300可以包括一个或多个传感器，诸如传感器1340。传感器1340可以响应于增强现实系统1300的运动而生成测量信号，并且传感器可以位于框架1310的基本上任何部分上。传感器1340可以表示定位传感器、惯性测量单元(IMU)、深度相机组件、结构光发射器和/或检测器或它们的任何组合。在一些实施方案中，增强现实系统1300可以包括或可以不包括传感器1340或者可以包括一个以上的传感器。在传感器1340包括IMU的实施方案中，IMU可以基于来自传感器1340的测量信号生成校准数据。传感器1340的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计、检测运动的其他合适类型的传感器、用于IMU的纠错的传感器，或它们的一些组合。

在一些示例中，增强现实系统1300还可以包括具有多个声学转换器1320(A)-1320(J)的传声器阵列，统称为声学转换器1320。声学转换器1320可以是检测由声波引起的气压变化的转换器。每个声学转换器1320可以被配置为检测声音并且将检测到的声音转换成电子格式(例如，模拟或数字格式)。图13中的传声器阵列可以包括，例如，十个声学转换器:可以被设计成放置在用户的对应耳朵内侧的1320(A)和1320(B)；可以被定位在框架1310上的不同位置处的声学转换器1320(C)、1320(D)、1320(E)、1320(F)、1320(G)和1320(H)；和/或可以被定位在对应的颈带1305上的声学转换器1320(I)和1320(J)。

在一些实施方案中，声学转换器1320(A)-(F)中的一个或多个可以用作输出转换器(例如，扬声器)。例如，声学转换器1320(A)和/或1320(B)可以是耳塞式耳机或任何其他合适类型的耳塞式耳机或扬声器。

传声器阵列的声学转换器1320的配置可以变化。虽然增强现实系统1300在图13中被示出为具有十个声学转换器1320，但是声学转换器1320的数量可以大于或小于十。在一些实施方案中，使用更多数量的声学转换器1320可以增加所收集的音频信息的量和/或音频信息的灵敏度和准确度。相反地，使用较低数量的声学转换器1320可以降低相关联的控制器50处理所收集的音频信息所需的计算电力。此外，传声器阵列的每个声学转换器1320的位置可以变化。例如，声学转换器1320的位置可以包括用户上限定的位置、框架1310上限定的坐标、与每个声学转换器1320相关联的取向或它们的一些组合。

声学转换器1320(A)和1320(B)可以定位在用户耳朵的不同部分上，诸如在耳廓(pinna)后面、在耳屏后面和/或在耳廓(auricle)或耳窝(fossa)内。或者，除了耳道内的声学转换器1320之外，在耳朵上或耳朵周围可以有附加声学转换器1320。将声学转换器1320定位在用户的耳道附近可以使传声器阵列能够收集关于声音如何到达耳道的信息。通过将声学转换器1320中的至少两个声学转换器定位在用户头部的任一侧(例如，作为双耳传声器)，增强现实设备1300可以模拟双耳听力并且捕获用户头部周围的3D立体声声场。在一些实施方案中，声学转换器1320(A)和1320(B)可以经由有线连接1330连接到增强现实系统1300，并且在其他实施方案中，声学转换器1320(A)和1320(B)可以经由无线连接(例如，蓝牙连接)连接到增强现实系统1300。在其他实施方案中，声学转换器1320(A)和1320(B)可能根本不与增强现实系统1300结合使用。

在框架1310上的声学转换器1320可以以各种不同方式定位，包括沿着镜腿的长度、跨过鼻梁架(bridge)、在显示设备1315(A)和1315(B)的上方或下方、或他们的一些组合进行定位。声学转换器1320还可以被取向为使得传声器阵列能够在穿戴增强现实系统1300的用户周围的广泛范围方向上检测声音。在一些实施方案中，可以在增强现实系统1300的制造期间执行优化过程以确定传声器阵列中每个声学转换器1320的相对定位。

在一些示例中，增强现实系统1300可以包括或连接到外部设备(例如，配对设备)，诸如颈带1305。颈带1305通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，以下关于颈带1305的讨论也适用于各种其他配对设备，诸如充电盒、智能手表、智能手机、腕带、其他可穿戴设备、手持控制器、平板计算机、膝上型计算机、其他外部计算设备等。

如图所示，颈带1305可以经由一个或多个连接器耦合到眼镜设备1302。连接器可以是有线或无线的，并且可以包括电气和/或非电气(例如，结构)组件。在一些情况下，眼镜设备1302和颈带1305可以以它们之间没有任何有线或无线连接的方式独立操作。虽然图13示出了眼镜设备1302和颈带1305的组件，该组件在眼镜设备1302和颈带1305上的示例性位置上，但是这些组件可以被定位在其他位置和/或不同地分布在眼镜设备1302和/或颈带1305上。在一些实施方案中，眼镜设备1302和颈带1305的组件可以位于与眼镜设备1302、颈带1305或它们的一些组合配对的一个或多个附加外围设备上。

将外部设备(诸如颈带1305)与增强现实眼镜设备配对可以使眼镜设备能够实现一副眼镜的尺寸规格，同时仍然提供足够的电池和计算电力来用于扩展能力。增强现实系统1300的一些或全部电池电力、计算资源和/或附加特征可以由配对设备提供或在配对设备和眼镜设备之间共享，从而降低整体眼镜设备的重量、热量分布和尺寸规格，同时仍保持所需的功能。例如，颈带1305可以允许将原本被包括在眼镜设备上的组件包括在颈带1305中，因为用户可以在肩上承受比他们头上承受的重量更重的重量。颈带1305还可以具有更大的表面积，通过该表面积将热量扩散并分散到周围环境。因此，颈带1305可以允许比在独立的眼镜设备上可能具有的电池和计算容量更大的电池和计算容量。由于颈带1305中承载的重量可能比眼镜设备1302中承载的重量对用户的侵入性更小，因此用户可以承受穿戴较轻的眼镜设备以及承载或穿戴配对设备的时间长度比用户承受穿戴重的独立眼镜设备的时间长度更长，从而使用户能够更充分地将人工现实环境融入他们的日常活动中。

颈带1305可以与眼镜设备1302和/或其他设备通信地耦合。这些其他设备可以向增强现实系统1300提供某些功能(例如，跟踪、定位、深度映射、处理、存储等)。在图13的实施方案中，颈带1305可以包括两个声学转换器(例如，1320(I)和1320(J))，它们是传声器阵列的一部分(或可能形成它们自己的传声器子阵列)。颈带1305还可以包括控制器1325和电源1335。

颈带1305的声学转换器1320(I)和1320(J)可以配置为检测声音并且将检测到的声音转换成电子格式(模拟或数字)。在图13的实施方案中声学转换器1320(I)和1320(J)可以定位在颈带1305上，从而增加颈带声学转换器1320(I)和1320(J)与定位在眼镜设备1302上的其他声学转换器1320之间的距离。在一些情况下，增加传声器阵列的声学转换器1320之间的距离可以提高经由传声器阵列执行的波束形成的准确性。例如，如果声学转换器1320(C)和1320(D)检测到声音并且声学转换器1320(C)和1320(D)之间的距离大于例如声学转换器1320(D)和1320(E)之间的距离，则所确定的检测到的声音的源位置可以比在如果该声音被声学转换器1320(D)和1320(E)检测的情形更准确。

颈带1305的控制器1325可以处理由颈带1305和/或增强现实系统1300上的传感器生成的信息。例如，控制器1325可以处理来自传声器阵列的描述由传声器阵列检测到的声音的信息。对于每个检测到的声音，控制器1325可以执行到达方向(direction-of-arrival，DOA)估计以估计检测到的声音到达传声器阵列的方向。当传声器阵列检测到声音时，控制器1325可以用该信息填充音频数据集。在其中增强现实系统1300包括惯性测量单元的实施方案中，控制器1325可以根据位于眼镜设备1302上的IMU来计算所有惯性和空间计算。连接器可以在增强现实系统1300和颈带1305之间以及在增强现实系统1300和控制器1325之间传送信息。信息可以是光学数据、电数据、无线数据或任何其他可传输数据形式的形式。将对由增强现实系统1300生成的信息的处理移动到颈带1305，可以减轻眼镜设备1302的重量和热量，使其对用户来说更舒适。

颈带1305中的电源1335可以为眼镜设备1302和/或颈带1305提供电力。电源1335可以包括但不限于锂离子电池、锂聚合物电池、锂原电池、碱性电池或任何其他形式的电力储存。在一些情况下，电源1335可以是有线电源。在颈带1305上而不是在眼镜设备1302上的电源1335可以帮助更好地分配由电源1335生成的重量和热量。

如所述的，一些人工现实系统可以基本上用虚拟体验代替用户对现实世界的一种或更多种感官感知，而不是将人工现实与实际现实混合。该类型的系统的一个示例是头戴式显示系统，诸如图14中的虚拟现实系统1400，其大部分或全部覆盖用户的视野。虚拟现实系统1400可以包括前刚性主体1402和被成形为适合围绕用户头部的带1404。虚拟现实系统1400还可以包括输出音频转换器1406(A)和1406(B)。此外，虽然在图14中未示出，但是前刚性体1402可以包括一个或多个电子元件，包括一个或多个电子显示器、一个或多个惯性测量单元(IMU)、一个或多个跟踪发射器或检测器，和/或用于创建人工现实体验的任何其他合适的设备或系统。

人工现实系统可以包括各种类型的视觉反馈机制。例如，增强现实系统1300和/或虚拟现实系统1400中的显示设备可以包括一个或多个液晶显示器(liquid crystaldisplays，LCD)、发光二极管(light emitting diode，LED)显示器、有机LED(organiclight emitting diode，OLED)显示器，数字光工程(digital light project，DLP)微显示器、硅上液晶(liquid crystal on silicon，LCoS)微显示器和/或任何其他合适类型的显示屏。人工现实系统可以包括用于双眼的单个显示屏或可以为每只眼睛提供显示屏，这可以允许用于变焦调节或用于校正用户的屈光不正的附加灵活性。一些人工现实系统还可以包括具有用户可以通过其观看显示屏的一个或多个透镜(例如，传统的凹透镜或凸透镜、菲涅耳透镜、可调液体透镜等)的光学子系统。这些光学子系统可以用于各种目的，包括准直(例如，使物体看起来处于比其物理距离更大的距离)、放大(例如，使物体看起来比其实际大小更大)和/或传递(到例如观看者的眼睛)光。这些光学子系统可以用于非瞳孔形成架构(诸如单透镜配置，其直接使光准直但导致所谓的枕形失真)和/或瞳孔形成架构(诸如多透镜配置，其产生所谓的桶形失真以抵消枕形失真)。

除了使用显示屏之外，或代替使用显示屏，一些人工现实系统可以包括一个或多个投影系统。例如，增强现实系统1300和/或虚拟现实系统1400中的显示设备可以包括(使用例如波导)将光投射到显示设备中的微型LED投影仪，诸如允许环境光穿过的透明组合器透镜。显示设备可以将投射的光折射到用户的瞳孔，并且可以使用户能够同时观看人工现实内容和现实世界两者。显示设备可以使用各种不同的光学部件中的任一种来实现这一点，这些光学部件包括波导部件(例如，全息、平面、衍射、偏振和/或反射波导元件)、光操纵表面和元件(诸如，衍射、反射和折射元件以及光栅)、耦合元件等。人工现实系统也可以被配置成具有任何其他合适的类型或形式的图像投影系统，诸如虚拟视网膜显示器中使用的视网膜投影仪。

人工现实系统还可以包括各种类型的计算机视觉部件和子系统。例如，增强现实系统1300和/或虚拟现实系统1400可以包括一个或多个光学传感器，诸如二维(2D)或3D相机、结构光发射器和检测器、飞行时间深度传感器、单光束或扫描激光测距仪、3D LiDAR传感器和/或任何其他合适的类型或形式的光学传感器。人工现实系统可以处理来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据以标识用户的位置，以映射现实世界，向用户提供关于现实世界环境的背景，和/或执行各种其他功能。

人工现实系统还可以包括一个或多个输入和/或输出音频转换器。输出音频转换器可以包括音圈扬声器、带式扬声器、静电扬声器、压电扬声器、骨传导转换器、软骨传导转换器、耳屏振动转换器，和/或任何其他合适的类型或形式的音频转换器。类似地，输入音频转换器可以包括电容式传声器、动态传声器、带式传声器和/或任何其他类型或形式的输入转换器。在一些实施方案中，单个转换器可以被用于音频输入和音频输出两者。

在一些实施方案中，人工现实系统可以包括触知(即，触觉)反馈系统，该反馈系统可以被结合到头饰、手套、紧身衣、手持控制器、环境设备(例如椅子、地垫等)，和/或任何其他类型的设备或系统。触觉反馈系统可以提供各种类型的皮肤反馈，包括振动、力、牵引力、质地和/或温度。触觉反馈系统还可以提供各种类型的动觉反馈，诸如运动和顺应性。触觉反馈可以使用电机、压电致动器、流体系统和/或各种其他类型的反馈机制来实现。触觉反馈系统可以独立于其他人工现实设备，在其他人工现实设备内和/或结合其他人工现实设备来实现。

通过提供触觉、听觉内容和/或视觉内容，人工现实系统可以在各种背景和环境中创建完整的虚拟体验或增强用户的现实世界体验。例如，人工现实系统可以帮助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些系统可以增强用户与现实世界中的其他人的交互，或者可以实现与虚拟世界中的其他人的更加沉浸式的交互。人工现实系统还可以用于教育目的(例如，用于学校、医院、政府组织、军事组织、商业企业等的教学或培训)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)，和/或用于可接近性目的(例如，作为助听器、视觉辅助设备等)。本文公开的示例可以在这些背景和环境中的一个或多个背景和环境和/或其他背景和环境中实现或增强用户的人工现实体验。

本文描述和/或图示的工艺参数和步骤顺序仅作为示例给出并且可以根据需要改变。例如，虽然本文图示和/或描述的步骤可以按特定顺序图示或讨论，但这些步骤不一定需要按照图示或讨论的顺序执行。本文描述和/或图示的各种示例性方法还可以省略本文描述或图示的步骤中的一个或多个步骤，或者除了所公开的步骤之外还包括附加步骤。

已经提供了前面的说明以使本领域的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性示例的各个方面。该示例性描述并非旨在穷举或限于所公开的任何精确形式。在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施方案应该在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。在确定本公开的范围时应参考所附权利要求及其等同物。

除非另有说明，如在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其衍生词)应当被解释为允许直接和间接(即，经由其他元件或部件)连接。此外，在说明书和权利要求书中使用的术语“一”或“一个”应当被解释为表示“至少一个”。最后，为了便于使用，在说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“具有”(及其衍生词)可以与单词“包含”互换并且具有相同的含义。

应当理解，当诸如层或区域的元件被称为形成、沉积或设置在另一元件“上”或“之上”时，它可以直接位于另一元件的至少一部分上，或者也可能存在一个或多个中间元件。相反地，当一个元件被称为“直接在”另一个元件上或“直接在”另一个元件之上时，它可以位于另一个元件的至少一部分上，并且不存在中间元件。

如本文中所使用，参考给定参数、性质或条件的术语“基本上”可以意指且包含所属领域的技术人员将在一定程度上理解给定参数、性质或条件符合小程度的差异(诸如，在可接受的制造公差内)。作为示例，取决于基本上符合的特定参数、性质或条件，可以至少约90％、至少约95％或甚至至少约99％符合参数、性质或条件。

如本文所用，术语“约”在提及特定数值或数值范围时，在某些实施方案中，可以表示并包括所述值以及在所述值的10％以内的所有值。因此，作为示例，在某些实施方案中，作为“约50”来提及数值“50”可以包括等于50±5的值，即45至55范围内的值。

虽然可能使用过渡短语“包括”来公开特定实施方案的多个特征、元素或步骤，但是应当理解，备选实施方案(包括可以使用过渡短语“由…构成”或“基本上由…构成”描述的那些实施方案)是被隐含的。因此，例如，包含或包括聚偏二氟乙烯的聚合物薄膜的隐含替代示例包括聚合物薄膜主要由聚偏二氟乙烯构成的示例和聚合物薄膜由聚偏二氟乙烯构成的示例。