一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法，包括S1：利用熱壓印方法在第一薄膜或者第二薄膜上壓印出規則的凹陷圖案；第一薄膜是指在電暈極化后保持負電荷的高分子薄膜，第二薄膜是指在電暈極化后保持正電荷的高分子薄膜；S2：利用電暈極化方法對第一薄膜或者第二薄膜進行極化處理后，使得第一薄膜或者所述第二薄膜帶上電荷，并將第一薄膜和所述第二薄膜吸附在一起；S3：采用熱壓成膜方法對吸附在一起的第一薄膜和第二薄膜進行熱壓融化處理，形成上層為第一薄膜下層為第二薄膜且中間有孔洞結構的復合駐極體薄膜；S4：利用負高壓電暈極化方法對復合駐極體薄膜進行極化處理后，使得復合駐極體薄膜保持電荷；復合駐極體薄膜所保持的電荷在受到外界干擾時，其保持的電荷會消失，當外界干擾消失后，復合駐極體薄膜又能吸附外界的電荷。

Method for preparing charge self recovery electret film

The invention discloses a charge self recovery method, preparation of electret films including S1: depression pattern using hot embossing method to impress rules in the first or second film on the film; the first film refers to the polymer film keep negative charge after corona poling, second thin film refers to the polymer film holding a positive charge in the corona poling; S2: using the method of corona poling polarization treatment on the first film or second film, the first film or the second film take charge, and will be the first film and the second film adsorption together; S3: the use of hot film forming method of the first adsorption film and a second film together the hot melt processing, the formation of the upper layer is a first thin film composite electret film second film and pore structure; S4: the negative high-voltage corona electrode The method of polarization treatment on composite electret film, the composite electret film to maintain charge; composite film electret charge held in interference, the charge will disappear, when the external interference disappears, composite electret film and charge adsorption outside.

【技術實現步驟摘要】
一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法
本專利技術屬于發電元器件制造相關領域，更具體地，涉及一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法。
技術介紹
駐極體是指可長期儲存空間電荷和偶極電荷的電介質材料，其能被用于制造靜電電容發電機，因此駐極體在能源收集領域特別是機電轉換領域具有十分廣泛而重要的應用。衡量駐極體性能的一個重要指標便是其長期保持電荷的能力，優良的駐極體材料就有長期穩定保持大量電荷的能力。經典的現代駐極體有聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯共聚物(FEP)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等。但是，上述這些駐極體材料大多是空間電荷駐極體，其所保持的電荷絕大部分位于駐極體薄膜表面。在受到外界干擾，如觸碰到水時，所保持的電荷便會快速失去且不能自動恢復。因此，本領域存在著開發新型的，抗外界干擾能力強的駐極體材料的需求。
技術實現思路
針對現有技術的缺陷，本專利技術提供了一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法，其目的在于，利用熱壓成膜和電暈極化工藝進行制備，并對成膜材料，成膜條件和極化條件等關鍵工藝進行控制，能夠制備出機械性能好、可保持的電荷量大、抗干擾能力強、且具備自恢復電荷能力的駐極體薄膜，旨在解決傳統駐極體材料在高濕度環境下電荷易流失的問題。本專利技術提供了一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法，包括下述步驟：S1：利用熱壓印方法在第一薄膜或者第二薄膜上壓印出規則的凹陷圖案；所述第一薄膜是指在電暈極化后保持負電荷的高分子薄膜，所述第二薄膜是指在電暈極化后保持正電荷的高分子薄膜；所述熱壓印方法的工藝參數包括：熱壓溫度為80℃至300℃，壓力為1000N至30000N；所述凹陷圖案的長寬高均在50至5000μm之間；S2：利用電暈極化方法對所述第一薄膜或者所述第二薄膜進行極化處理后，使得所述第一薄膜或者所述第二薄膜帶上電荷，并將所述第一薄膜和所述第二薄膜吸附在一起；所述電暈極化方法中極化電壓為-5kV至-15kV或者是5kV至15kV；S3：采用熱壓成膜方法對吸附在一起的所述第一薄膜和所述第二薄膜進行熱壓融化處理，形成上層為第一薄膜下層為第二薄膜且中間有孔洞結構的復合駐極體薄膜；S4：利用負高壓電暈極化方法對所述復合駐極體薄膜進行極化處理后，使得所述復合駐極體薄膜保持電荷；所述復合駐極體薄膜所保持的電荷在受到外界干擾時，其保持的電荷會消失，當外界干擾消失后，所述復合駐極體薄膜又能吸附外界的電荷。更進一步地，所述第一薄膜的材料為乙烯醋酸乙烯共聚物、尼龍、醋酸乙烯酯共聚物，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種或者其組合；所述第二薄膜的材料為乙烯醋酸乙烯共聚物、尼龍、醋酸乙烯酯共聚物，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種或者其組合。更進一步地，所述第一薄膜的厚度為10μm至100μm；所述第二薄膜的厚度為10μm至100μm。更進一步地，步驟S3中，所述孔洞的長寬高均在50至5000μm之間。更進一步地，步驟S3中，所述熱壓成膜方法中熱壓溫度為80℃至300℃；壓力為10N至1000N。更進一步地，步驟S4中，極化時復合駐極體薄膜中上層的所述第一薄膜正對極化針。更進一步地，步驟S4中，所述負高壓電暈極化方法中所采用的極化電壓與復合駐極體薄膜中孔洞的大小有關，孔洞尺寸越大則所用的電壓越高。更進一步地，所述極化電壓為-5kV至-15kV。更進一步地，所述復合駐極體薄膜的厚度為20μm至200μm。本專利技術還提供了一種基于上述的制備方法獲得的電荷自恢復駐極體薄膜。總體而言，通過本專利技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：(1)本專利技術提供的駐極體薄膜制備方法具有便于操控、成本低廉和適于大批量規模生產等特點。由于加工溫度和壓力選擇合適，所制備的復合駐極體薄膜機械性能好，不容易脫落或者開裂。(2)由于在電暈極化后在薄膜規則孔洞內部形成了電偶極子，因此按照本專利技術提供的方法制備的復合駐極體薄膜所能保持的電荷量大，在外界干擾消失后，其失去的電荷會自動重新恢復，具備傳統駐極體薄膜材料所不具備的抗干擾能力。(3)由于制備原理都是具有柔性的高分子薄膜，因此按照本專利技術提供的方法制備的復合駐極體薄膜具有柔性可彎折的優點，可以用于制備柔性靜電感應發電機。由于復合駐極體薄膜能有長期穩定且抗外界干擾地保持大量電荷，所以應用此類駐極體薄膜制備的柔性發電機輸出大，且具有更寬廣的應用領域。附圖說明圖1是按照本專利技術的復合駐極體薄膜的截面示意圖，此種復合駐極體薄膜中凹陷圖案被壓印在上層薄膜上；圖2中，a是按照本專利技術的復合駐極體薄膜的數碼照片；b是按照本專利技術的復合駐極體薄膜的截面掃描電鏡圖；圖3是按照本專利技術的復合駐極體薄膜的被高壓極化后內外部電荷分布圖；圖4中a是按照本專利技術的復合駐極體薄膜的表面電位-時間衰減圖示；b是按照本專利技術的復合駐極體薄膜的表面電位-水處理次數回復與總體衰減圖示；在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：1為第一薄膜，2為第二薄膜，3為凹陷圖案，4為電偶極子。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術屬于發電元器件制造相關領域，涉及一種具有受到外界干擾后電荷流失，而干擾消失后具備電荷自動恢復功能的新型駐極體薄膜制備方法，所制得的駐極體薄膜制備方法簡單、機械性能好、可保持的電荷量大、抗外界干擾能力強的優點，使得利用此種駐極體薄膜制備的柔性發電機具有更寬廣的應用領域。本專利技術提供了一種電荷恢復駐極體薄膜的制備方法；利用熱壓成膜和電暈極化工藝進行制備，并對成膜材料選擇，成膜條件和極化條件等關鍵工藝進行了研究和設計，相應能夠制備機械性能好、可保持的電荷量大、抗干擾能力強、具備自恢復電荷能力的新型優良駐極體薄膜材料，同時具備便于操控、成本低廉和適于大批量規模生產等特點，使得利用此種駐極體薄膜制備的柔性發電機具有更寬廣的應用領域。為實現上述目的，按照本專利技術，提供一種電荷恢復駐極體薄膜的制備方法，該駐極體薄膜可以用于制備柔性發電機，應用于機電轉換領域。具體地，利用熱壓成膜工藝將兩種高分子材料壓制在一起，形成中間有規則孔洞的復合駐極體薄膜的結構。本專利技術實施例提供的電荷恢復駐極體薄膜的制備方法該方法，具體包括下列步驟：(a)選取兩種高分子薄膜材料，其中一種容易在電暈極化后保持負電荷，命名為第一薄膜1；另一種容易在電暈極化后保持正電荷，命名為第二薄膜2。第一薄膜1選自以下材料：乙烯醋酸乙烯共聚物、尼龍、醋酸乙烯酯共聚物，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種或者其組合；第二薄膜2選自以下材料：乙烯醋酸乙烯共聚物、尼龍、醋酸乙烯酯共聚物，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種或者其組合。(b)利用熱壓印技術在第一薄膜1或者第二薄膜2上壓印出規則的凹陷圖案，熱壓印時，采用的熱壓溫度為80℃至300℃，因為步驟(a)中所述的高分子材料的熔程都在此范圍內；采用的壓力為1000N至30000N，在此壓力范圍下既能有效地形成凹陷圖案又能防止高分子膜破損；形成的規則凹陷圖案的長寬高均在50至5000μm之間，這種尺寸的凹陷圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：S1：利用熱壓印方法在第一薄膜(1)或者第二薄膜(2)上壓印出規則的凹陷圖案；所述第一薄膜(1)是指在電暈極化后保持負電荷的高分子薄膜，所述第二薄膜(2)是指在電暈極化后保持正電荷的高分子薄膜；所述熱壓印方法的工藝參數包括：熱壓溫度為80℃至300℃，壓力為1000N至30000N；所述凹陷圖案的長寬高均在50至5000μm之間；S2：利用電暈極化方法對所述第一薄膜(1)或者所述第二薄膜(2)進行極化處理后，使得所述第一薄膜(1)或者所述第二薄膜(2)帶上電荷，并將所述第一薄膜(1)和所述第二薄膜(2)吸附在一起；所述電暈極化方法中極化電壓為?5kV至?15kV或者是5kV至15kV；S3：采用熱壓成膜方法對吸附在一起的所述第一薄膜(1)和所述第二薄膜(2)進行熱壓融化處理，形成上層為第一薄膜(1)下層為第二薄膜(2)且中間有孔洞結構的復合駐極體薄膜；S4：利用負高壓電暈極化方法對所述復合駐極體薄膜進行極化處理后，使得所述復合駐極體薄膜保持電荷；所述復合駐極體薄膜所保持的電荷在受到外界干擾時，其保持的電荷會消失，當外界干擾消失后，所述復合駐極體薄膜又能吸附外界的電荷。...

【技術特征摘要】
1.一種電荷自恢復駐極體薄膜的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：S1：利用熱壓印方法在第一薄膜(1)或者第二薄膜(2)上壓印出規則的凹陷圖案；所述第一薄膜(1)是指在電暈極化后保持負電荷的高分子薄膜，所述第二薄膜(2)是指在電暈極化后保持正電荷的高分子薄膜；所述熱壓印方法的工藝參數包括：熱壓溫度為80℃至300℃，壓力為1000N至30000N；所述凹陷圖案的長寬高均在50至5000μm之間；S2：利用電暈極化方法對所述第一薄膜(1)或者所述第二薄膜(2)進行極化處理后，使得所述第一薄膜(1)或者所述第二薄膜(2)帶上電荷，并將所述第一薄膜(1)和所述第二薄膜(2)吸附在一起；所述電暈極化方法中極化電壓為-5kV至-15kV或者是5kV至15kV；S3：采用熱壓成膜方法對吸附在一起的所述第一薄膜(1)和所述第二薄膜(2)進行熱壓融化處理，形成上層為第一薄膜(1)下層為第二薄膜(2)且中間有孔洞結構的復合駐極體薄膜；S4：利用負高壓電暈極化方法對所述復合駐極體薄膜進行極化處理后，使得所述復合駐極體薄膜保持電荷；所述復合駐極體薄膜所保持的電荷在受到外界干擾時，其保持的電荷會消失，當外界干擾消失后，所述復合駐極體薄膜又能吸附外界的電荷。2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一薄膜(1)的材料為乙烯醋酸乙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周軍，鐘俊文，鐘其澤，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42