包括与织物基材匹配的聚合物压电材料层的复合材料，和制备该复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料(1)，其包含：-聚合物压电材料层(2)，其中所述聚合物压电材料层具有第一表面(2A)和与所述第一表面相对的第二表面(2B)，-织物基材(3)，-位于聚合物压电层(2)的第一表面(2A)上的第一电极(4)，其中在所述织物基材(3)朝向聚合物压电材料层(2)的第二表面(2B)的表面(3A)上提供导体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种复合材料(1)，其包含：-聚合物压电材料层(2)，其中所述聚合物压电材料层具有第一表面(2A)和与所述第一表面相对的第二表面(2B)，-织物基材(3)，-位于聚合物压电层(2)的第一表面(2A)上的第一电极(4)，其中在所述织物基材(3)朝向聚合物压电材料层(2)的第二表面(2B)的表面(3A)上提供导体。【专利说明】本专利技术涉及用于实现包括与织物基材匹配的聚合物压电材料层的复合材料。具体地，所述聚合物压电材料层变形为定向的和极化的形式，以向与之匹配的织物基材提供所需的性能。换言之，所述层可以将振动或变形转换为电信号，或相反，即当暴露于电信号时所述层可以产生变形或振动，充当电机转换器、传感器或者充当致动器。织物基材提供对于聚合物压电材料层的阻抗，以及方式为取决于作用力方向的方向性力学响应。目前，已知在专利申请EP0025751中描述了一种复合压电材料和用于其实现的方法。通过在聚合物中浸泡织物来获得复合材料。具体地，经过适当处理能够显示出对于感应电各向异性的压电性质的复合材料，配备有至少一个织物层，该织物在至少一个区域中用聚合物浸泡。但是，该复合材料存在一些局限。首先是由减少的压电容量带来的局限，由于极化过程(提供了施加电场语境下的变形)受到已经与聚合物结合的织物的性质的限制，减少的压电容量不能充分利用材料的潜力。另一个是由复合材料总体的变形能力带来的局限，这归因于经纬织物的结构。用于实现该复合材料的方法包括通过聚合物浸泡至少一个织物层的步骤，然后是极化步骤。浸泡步骤通过将织物浸入聚合物的浴(熔融状态或溶液形式)来进行。极化步骤通过使复合材料暴露于同时施加的机械变形和电场、等离子体或电晕。但是，该程序存在一些缺陷。一个缺点是极化步骤的复杂性，该步骤基于等离子体或电晕场，或者基于向复合材料施加外部静电场，以引起聚合物的压电行为。这种复杂性是因为不仅处理了聚合物，还处理了基体内的织物，这改变了机械性能和抑制了聚合物的自由变形。专利申请EP2159857描述了另一种复合材料。该复合材料用作电机转换器，并包括薄膜形式的两个聚合物层，和它们之间插入的非织布层。薄膜形式的聚合物层由非氟化聚合物或多种非氟化聚合物的混合物制成。但是，该复合材料的一个不足是非织布的中间层不能保证正交织物的方向性和维度阻抗，也不能保证编织植物的弹性和回复。用于实现所述复合材料的方法包括如下步骤:A)提供两个聚合物薄膜，B)对聚合物薄膜进行退火，C)提供纤维层，D)将纤维层置于聚合物薄膜上，E)将另外的聚合物薄膜置于纤维层-聚合物薄膜的配置上，F)使用高压或高温将聚合物薄膜合并到纤维层，G)向聚合物薄膜-纤维层配置充电。但是，该方法的不足由如下事实带来:两个活性聚合物层在它们与中间层结合和与电极连接之后发生极化。这与非织布较小的机械性能一起严重限制了极化过程和产品的性能。本专利技术的目的是通过提供复合材料来克服这些不足，该复合材料包括与织物材料层联结的聚合物压电层，该复合材料能够充当电机转换器，将压力或移动转化为电信号，或者相反，充当致动器，将电信号转化为移动或变形。在一种有利的方式中，在复合材料的压电性能能够促进与极化压电聚合物的特性相结合的织物材料(正交或正交网眼)的变形能力和弹性回复，而不因为已经连接到织物基材而产生机械限制的意义上，所述复合材料在铁电体、压电、介电或热电方面提供强化的性能。本专利技术的另一目的是用于制造所述复合材料的方法。因此，本专利技术的对象是复合材料，该复合材料包括聚合物压电材料层，其中所述聚合物压电材料层具有第一表面和与第一表面相对的第二表面、织物基材、位于聚合物压电层(2)上的第一表面的第一电极，其中在所述织物基材(3)朝向聚合物压电材料层的所述第二表面的表面上提供导体。在第一可选方案中，所述导体可以由位于压电层的第二表面与织物基材之间的第二电极构成。在第二可选方案中，所述导体或者仅其表面可以由实现所述织物基材所用的材料构成。具体地，该材料为固有导电的织物，并全部是或至少部分是金属性纤维以及金属的和/或碳的和/或传导性聚合材料的纱线。在复合材料提供两个电极的情况下，每个电极可以为由金属制成或者具有导电聚合物的导电层。优选压电聚合物层的材料在化学上基于氟化聚合物。优选压电聚合物层的厚度为10-2000微米。根据本专利技术，织物基材可以用天然、人造或合成材料实现，并且可以包含百分比为2-30%的传导性纤维。这些传导性纤维为金属性，或者用导电或碳聚合物实现。有利地，复合材料可以进一步包括位于第一电极的保护层以保护复合材料不受水、大气试剂或对复合材料自身具有侵蚀性的化学试剂损害。本专利技术的另一目的是实现制备复合材料，其包括如下步骤:A)实现聚合物压电材料层，该层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，B)极化上述聚合物压电层，C)将第一电极施用于所述聚合物压电层的第一表面，D)将导体施用于织物基材朝向聚合物压电材料层的所述第二表面的表面，E)将所述聚合物压电层与织物层匹配。根据本专利技术，当所述第一电极为用导电聚合物实现的导电层时，它通过辊压、铺展或层压导电聚合物，或者通过PVD或CVD敷设技术，或者通过其他敷设技术来施加。此外，根据本专利技术，当所述导体由第二电极构成和该电极为用导电聚合物实现的导电层时，它通过辊压、铺展或层压导电聚合物，或者通过PVD或CVD敷设技术，或者通过其他敷设技术来施加。优选所述聚合物压电层与所述织物基材的匹配通过以与层的匹配表面垂直的方向同时施加热和压力来实现。关键地，在步骤E)之前，可能提供处理聚合物压电层的第二表面的步骤以促进所述聚合物压电层附着至织物基材，和/或处理织物基材的第一表面的步骤以促进所述织物基材附着至聚合物压电层。每个处理步骤都可以通过表面活化过程来实现，表面活化例如电晕表面处理或等离子体或化学活化处理或底层载体的沉积(deposit of primersupport)ο另一可能的好处是在步骤D)之前或与步骤D)同时或在步骤E)之后，提供如下步骤:F)用保护层覆盖所述第一电极。下面将根据一种实现形式、特别参照附图、以说明而非限制的方式对本专利技术进行描述，附图中:图1为本专利技术的复合材料的第一实现形式的分解图；图2示意地显示了连接到电路的复合材料；图3为本专利技术的复合材料的第二实现形式的分解图。参见图1，提供了包括压电聚合材料层2和织物基材3的复合材料1，还有两个电极，第一电极4位于压电聚合物层2上和第二电极5位于压电聚合物层2与织物基材3之间。特别地，压电聚合物层具有用来与第一电极4接触的第一表面2A，和与所述第一表面相对、用来与第二电极5接触的第二表面2B。而织物基材3具有用来与第二电极5接触的第一表面3A。第一电极4与压电层2的第一表面2A接触,而第二电极5与聚合物压电层的第二表面2B和织物基材的第一表面3A接触。在这里描述的第一实现形式中，所述电极4和5每个都由导电层构成，所述导电层可以用金属或导电聚合物实现。特别地，在金属电极的情况下，可以通过PVD敷设技术(物理气相沉积)或CVD敷设技术(化学气相沉积)或其他敷设技术来施加，而在导电聚合物电极的情况下，可以通过辊压或铺展熔融形式或溶液形式的导电聚合物来施加。至于构成第二电极5的导电层，该层可以为连续本文档来自技高网...

【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：G·佩奇尼，
申请(专利权)人：皮耶勒意大利有限责任公司，
类型：
国别省市：