一种无电极衬底的高分子有机薄膜连续压电极化装置

技术领域

本发明涉及有机薄膜压电领域，具体是一种无电极衬底的高分子有机薄膜连续压电极化装置。

背景技术

极化是赋予压电材料压电性能的基本工艺过程，通用极化方法包括电接触极化、电晕放电极化等。电接触极化是在被极化的材料表面直接铺设金属电极，施加直流电压或交变循环电压；电晕放电极化是一种非接触极化方式，在两排相对的针状电极上施加高电压，形成电晕环，对处于两排针状电极之间的薄膜进行极化。在用这些方法对PVDF和P(VDF-TrFE)膜尤其是厚度较低的膜进行极化时，由于薄膜上的机电缺陷，极易造成极化击穿，使被极化薄膜难以充分极化，造成薄膜的压电性能低、工艺稳定性差、生产效率低。

为了避免极化击穿，得到均匀稳定的压电性能，德国的Bernd PLOSS和BeatrixPLOSS在1996年的第9届国际驻极体会议(Proceedings ISE9，p.835，Shanghai 1996)发表论文，采用单面抛光的预先极化过的压电陶瓷与PVDF或P(VDF-TrFE)形成夹层结构进行极化，但由于压电陶瓷硬而脆，与柔性的有机薄膜匹配困难，加工时易碎，尤其是对于大面积被极化薄膜，很难保证压电陶瓷与有机薄膜表面的全面接触，影响极化程度和均匀性。另外改进型现有的极化技术都是现在薄膜的一面或者两面附着好电极层，电极层一般有铝箔，铜箔，或者银浆等材料制备，虽然能解决均匀性问题，但是由于早期就要明确电极形状等方式，对于未来裁切，制备等方式也带来新的生产工艺的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无电极衬底的高分子有机薄膜连续压电极化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无电极衬底的高分子有机薄膜连续压电极化装置，包括针极化单元、中心导电单元和收放单元，

所述收放单元，用于将压电驻极体薄膜收放，并在收放过程中与中心导电单元紧密接触；

所述中心导电单元，接地使用，并利用收放单元的拉力和自身的静电力将压电驻极体薄膜吸附；

所述针极化单元包括绝缘罩和极化针，极化针设置有若干个并通过导线串联，且极化针与压电驻极体薄膜的表面垂直，利用极化针与中心导电单元配合从而对压电驻极体薄膜压电极化。

作为本发明再进一步的方案：所述中心导电单元采用中心导电辊，中心导电辊的直径为40cm-120cm。

作为本发明再进一步的方案：所述绝缘罩为圆弧形结构。

作为本发明再进一步的方案：绝缘罩与中心导电辊同心设置。

作为本发明再进一步的方案：相邻所述极化针之间的距离为2cm-20cm。

作为本发明再进一步的方案：还包括直流高压电源，用于给极化针供电，其电压为-20kv-20kv。

作为本发明再进一步的方案：收卷单元包括放卷辊和收卷辊，放卷辊和收卷辊的转速为5cm/min-60cm/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置的结构设置，解决了在不粘贴电极的情况下对压电驻极体薄膜进行极化，可以降低早期的存储仓储成本，未来在制备不同形状的传感器时，可以不考虑电极的形状，统一制作，这样可以一次性大量生产压电极化薄膜，不考虑未来的产能分配。

附图说明

图1为一种无电极衬底的高分子有机薄膜连续压电极化装置的结构示意图。

、直流高压电源；2、针极化单元；3、压电驻极体薄膜；4、中心导电辊；5、放卷辊；6、收卷辊。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

请参阅图1，本发明实施例中，一种无电极衬底的高分子有机薄膜连续压电极化装置，包括针极化单元2、中心导电单元和收放单元，所述收放单元，用于将压电驻极体薄膜3收放，并在收放过程中与中心导电单元紧密接触；所述中心导电单元，接地使用，并利用收放单元的拉力和自身的静电力将压电驻极体薄膜3吸附；所述针极化单元2包括绝缘罩和极化针，极化针设置有若干个并通过导线串联，且极化针与压电驻极体薄膜3的表面垂直，利用极化针与中心导电单元配合从而对压电驻极体薄膜3压电极化。

所述中心导电单元采用中心导电辊4，中心导电辊4的直径为40cm-120cm。

所述绝缘罩为圆弧形结构，绝缘罩与中心导电辊4同心设置，相邻所述极化针之间的距离为2cm-20cm。

还包括直流高压电源1，用于给极化针供电，其电压为-20kv-20kv，收卷单元包括放卷辊5和收卷辊6，放卷辊5和收卷辊6的转速为5cm/min-60cm/min。

压电驻极体薄膜3缠绕在放卷辊5上，放卷辊5缓慢的将膜释放到接地的中心导电辊4。其中放卷的速度根据压电驻极体薄膜3的特性和极化的环境而定，环境因素包含了极化空间的湿度，极化电压，和极化针相对于压电驻极体薄膜3的距离。一般而言，放卷的速度在1分钟5cm-60cm之间。

设备中的中心导电辊4，需要接地使用，压电驻极体薄膜3依靠放卷辊5与收卷辊6控制的拉力与静电力牢牢吸附在中心导电辊4上，与中心导电辊4紧密接触，在接触的区间，相当于成为了压电驻极体薄膜3的接地电极。其中中心导电辊4的直径在40cm-120cm之间。

当整个系统进行传动时，必须保证极化针垂直于薄膜的表面，并且存储有直流的高压电场。设备在使用过程中需要保证高压电不击穿压电驻极体薄膜3表面，所以需要根据实际的环境情况，调节极化单元的电压以及极化单元相对于压电驻极体薄膜3的距离。

本装置的结构设置，解决了在不粘贴电极的情况下对压电驻极体薄膜3进行极化，可以降低早期的存储仓储成本，未来在制备不同形状的传感器时，可以不考虑电极的形状，统一制作，这样可以一次性大量生产压电极化薄膜，不考虑未来的产能分配。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。