本发明专利技术涉及一种生产机电的例如压电的换能器的方法，其包含步骤：A)将隔离元件(3)单层施加到第一聚合物层(1)上，该单层的隔离元件(3)具有基本相同的高度(h)，B)将第二聚合物层(2)施加到该单层的隔离元件(3)上，以使得在该第一聚合物层(1)和该第二聚合物层(2)之间存在着至少一个空腔(4)，和C)将该隔离元件(3)固定在该第一(1)和第二(2)聚合物层之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种生产机电的例如压电的换能器的方法，涉及机电换能器和机电换能器的用途。材料在响应所施加的机械载荷时产生电势的能力被称为压电性。已经确立的压电材料是钛酸锆铅(PZT)和氟化聚合物例如聚1，1-偏二氟乙烯(PVDF)。同样在闭孔发泡聚丙烯(PP)中也观察到压电行为。为了实现压电性，将这样的聚丙烯泡沫在强电场中带电。 从而在所述孔内发生电击穿，其产生了宏观双极性和宏观上极化了该材料。这样的聚丙烯铁电驻极体的压电系数可以是几百皮库/牛。为了进一步提高传感器作用的灵敏度，已经开发了由多个彼此叠置的泡沫组成的多层体系。Gerhard等人(2007 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Wienomena，第453-456页)描述了一种三层铁电驻极体，在其中聚四氟乙烯膜 (其通过机械或者激光基钻孔而具有多种同样的通孔)排列在两个同样的氟乙烯-丙烯膜之间。但是，通过机械或者激光基钻孔来引入通孔是复杂的，并且不适于大批量生产。Schwodiauer 等人(2004 IEEE International Ultrasonics, Ferroelectrics， and Frequency Control Joint 50th Anniversary Conference)描述了一禾中驻极体空气间隙夹层结构，包含在两个电极之间的聚丙烯泡沫，如这个文献的图1(a)和(b)所示。这样的结构是通过如下方式来生产的将包含颗粒的聚丙烯泡沫在两个空间方向上拉伸来形成空腔。这可以在图1(b)中看出，浅色的区域表示了聚丙烯框架，深色的区域是展平的空腔。 可以清楚的看到聚丙烯框架以及位于它们之间的空腔的无序结构。也可以看到该聚合物框架“支柱”的厚度和形状和空腔的尺寸，直径，高度和形状是显著变化的，即，“支柱”和空腔二者的尺寸分布是大的。高度(即，垂直于电极的空腔的直径)的变化在这种情况中是特别关键的，因为它导致了压电性能(例如压电常数和它的频率相关性)的变化。特别地，共振频率的位置和压电常数共振峰的宽度对于上述参数的变化是非常敏感的。特别地，聚丙烯框架以及它们之间的空腔的无序结构导致了聚丙烯泡沫不一致的机械性能。这样的布置的缺点还在于仅能不精确地匹配电和机械性能。令人期望的是提供一种生产机电的例如压电的换能器的方法，其适于大批量生产。这种方法此外应当能够使得换能器的电和机械性能可调整。为此目的，它应当可以根据尺寸和位置产生规定方式的结构，并且具有尽可能低的尺寸分布。本专利技术所以提供一种生产机电(例如压电)换能器的方法，其包括以下步骤A)将由隔离元件形成的单层(Monolage)施加到第一聚合物层上，该单层的所述隔离元件具有基本相同的高度(h)，B)将第二聚合物层施加到该单层的隔离元件上，以使得在该第一聚合物层和该第二聚合物层之间存在着至少一个空腔，和C)将该隔离元件固定在该第一和第二聚合物层之间。在本专利技术上下文中，术语“单层”目的是表示单层的隔离元件。在本专利技术上下文中，“基本上相同的高度”目的是表示该隔离元件具有在生产容限范围的相同高度，例如小于5%，特别是小于1%的生产容限。根据本专利技术的方法，机电换能器能够有利地以大批量来生产。该由隔离元件形成的单层可以有利地使得所生产的机电换能器沿着它的厚度更柔软，来降低它的弹性模量，允许在所形成的空腔中进行极化方法和/或在带电方法之后分离聚合物层中所形成的带电层。“隔离元件”可以具体理解为一种元件，其在引入所述方法之前已经具有规定的形状。该形状优选直到所述方法结束时基本得以保持。例如，该隔离元件可以具有球形或者长形的形状。特别地，该隔离元件可以配置成球形或者线束形(细丝形式)。聚合物膜之间的距离可以有利地由该隔离元件的尺寸来决定。该隔离元件的密度(单位面积上的隔离元件数)和该隔离元件的分布(该隔离元件的平均(最大)间距)可以根据聚合物层的机械性能来适当选择。 一个或多个空腔是连续设置在第一和第二聚合物层之间的。例如所述(一个或多个)空腔在一个面上与第一聚合物层接触和在另一个面上与第二聚合物层接触。这对于待生产的机电换能器的机电行为具有有利的作用。在该方法的一种实施方案中，该隔离元件被配置为球体，特别是实心或者中空球体，和/或线束，特别是实心或者中空线束(管)的形式。该隔离元件优选具有尽可能小的尺寸分布。特别地，该单层的隔离元件不仅可以具有基本相同的高度，而且还可以具有基本上同样大的直径。在这种情况中，“基本上同样大的直径”可以理解为该隔离元件具有在生产容限范围内的相同直径，例如小于5%，特别是小于1%的生产容限。以此方式，可以确保该第一和第二聚合物膜能够等距排列。优选调整该隔离元件的尺寸，特别是高度和/或直径，来使得该聚合物层不会接触和/或在制造后所形成的总空腔体积尽可能大。例如，该隔离元件的高度可以是彡1 Mm至彡800 Mm，优选彡10 Mm至彡300 Mm，特别优选彡20 Mm至 ^ 200 Mm，更特别优选彡50 Mm至< 100 Mm和/或直径可以是彡1 Mm至< 800 Mm，优选 ^ 10 Mm至彡300 Mm，特别优选彡20 Mm至彡200 Mm，更特别优选彡50 Mm至彡100 Mm。 该隔离元件优选是由非导电和/或电不可极化的材料制成的。可以将所述隔离元件均勻或者非均勻分布地施加到第一聚合物层上。特别地，该隔离元件可以均勻分布地施加到第一聚合物层上。但是，取决于所生产的机电换能器的应用领域，还可以有利的是，特别以受控的方式、空间分辨地不均勻分布地施加该隔离元件。该隔离元件此外可以以不同的形式来配置。特别地，可以施加多个以第一形式配置的隔离元件和多个以第二形式配置的隔离元件，以及任选的多个以第三形式配置的隔离元件等。在这种情况中可以将不同形式配置的隔离元件均勻或者非均勻分布地施加到第一聚合物层上。特别地，本专利技术方法所生产的机电换能器的机电性能，特别是压电性能可以通过选择隔离元件的形式、隔离元件的排列和/或隔离元件分布来适配。该隔离元件原则上可以彼此独立地由任何材料来制造，所述材料适于允许在空腔中进行极化过程和在带电过程之后分离聚合物层中形成的带电层。在所述方法的另外一种实施方案中，该隔离元件是由玻璃或者聚合物制成的。例如，该隔离元件可以由矿物玻璃，特别是二氧化硅玻璃(Kieselglas)或者石英玻璃制成。 制造该隔离元件的聚合物可以几乎任意地选择。热塑性塑料例如聚碳酸酯和聚苯乙烯，特别是聚碳酸酯，和热塑性弹性体例如热塑性聚氨酯(TPU)可以作为例子提及。例如，Liquid Crystal Technologies公司(LCT)(美国俄亥俄州Cleveland)销售的合适的聚合物隔离元件。特别地，该隔离元件可以配置为玻璃球体和/或聚合物球体和/或玻璃线束和/或聚合物线束的形式。在所述方法的另外一种实施方案中，该隔离元件配置为线束状，并且以波纹状施加到第一聚合物层上。以此方式，能够排列线束形的例如柔性隔离元件，同时避免线束彼此叠置。在该隔离元件施加过程中，该隔离元件可以进行分布，例如铺展。在所述方法的另外一种实施方案中，在方法步骤A)中，将该隔离元件施加到第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W延宁格，J瓦格纳，C贝内克，T伯纳特，
申请(专利权)人：W延宁格，J瓦格纳，C贝内克，T伯纳特，
类型：发明
国别省市：
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