Сегнетоэлектрический нанокомпозитный пленочный материал

Настоящее изобретение относится к сегнетоэлектрическим нанокомпозитным пленочным материалам для устройств, работающих на сегнето- и пироэлектрическом эффекте. Указанный материал содержит вещество, обладающее сегнетоэлектрической активностью. Сегнетоэлектрический нанокомпозитный пленочный материал представляет собой пленку из химически стойкого материала, имеющую цилиндрические отверстия, заполненные указанным веществом. Отверстия имеют одинаковый диаметр и равномерно распределены по поверхности пленки с плотностью распределения от 105 до 109 на см2. Технический результат - получение сегнетоэлектрического материала с характеристиками, обеспечивающими высокую пироэлектрическую активность при повышенной виброустойчивости. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области материалов для устройств, работающих на сегнето- и пироэлектрическом эффекте.

Известно большое количество материалов, обладающих сегнетоэлектрическим эффектом. В основном это моно- и поликристаллы, а также отдельные полимеры и жидкокристаллические соединения [1], работа с которыми представляет определенные технологические трудности. Известны также пленочные сегнетоэлектрики и композитные материалы, представляющие собой смесь органического полимера и мелко размолотого сегнетоэлектрика [2]-[7].

Основными недостатками этих материалов являются:

для монокристаллов:

- большие размеры рабочего элемента;

- неоднородность распределения температурного поля по поверхности кристалла;

- необходимость резки монокристалла при создании на его поверхности системы не связанных друг с другом ячеек для исключения теплопроводности вдоль поверхности изделия;

- низкая виброустойчивость;

для напыляемых и композитных пленочных материалов:

- невозможность получить напылением пленки некоторых видов сегнетоэлектриков;

- существенная зависимость физических свойств пленки от типа подложки;

- невозможность равномерного напыления материала на изделия сложной формы;

- не из всех видов высокоэффективных сегнетоэлектриков можно получать композиции смешиванием с полимерными материалами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является пьезополимерная композиция [8], принятая за прототип.

Композиция-прототип содержит 17,4-26,4 мас.% порошкообразной сегнетоэлектрической пьезокерамики, 3,1-4,0 мас.% полимера - ароматического гетероциклического полиамида, в качестве диспергатора - 0,7-0,9 мас.% поверхностно-активного вещества - сопамина или полиэтиленгликоля и растворитель - диметилацетамид. Пьезокерамика имеет размер частиц 5-10 мкм. Пьезополимерная композиция используется в качестве изделий в виде пленки или волокна. При этом пьезополимерная композиция изготавливается смешиванием порошка сегнетоэлектрической пьезокерамики с полимером и поверхностно-активным веществом.

Недостатками материала-прототипа являются:

- множественность технологических операций по приготовлению пьезокерамики, т.е. контроль гранулометрического состава порошка, смешивание с полимером и получение композиционной пленки нужной толщины;

- невозможность создания на поверхности пленки отдельных наноразмерных монофазных областей точно заданного размера, обладающих сегнетоэлектрической активностью и равномерно распределенных по поверхности материала.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение номенклатуры сегнетоэлектрических материалов.

Для решения поставленной задачи сегнетоэлектрический нанокомпозитный пленочный материал, содержащий вещество, обладающее сегнетоэлектрической активностью, согласно изобретению изготовлен в виде полимерной пленки из химически стойкого материала толщиной 0,5÷0,01 мм, имеющей цилиндрические отверстия, заполненные упомянутым веществом, а отверстия имеют одинаковый диаметр и равномерно распределенны по поверхности пленки с плотностью распределения от 105 до 109 на см2.

Предлагаемый сегнетоэлектрический нанокомпозитный пленочный материал изготавливают в виде полимерной пленки из химически стойкого материала, например поликарбоната (или фторопласта и его сополимеров), толщиной 0,5-0,01 мм, имеющей цилиндрические отверстия одинакового диаметра от 0,03 мкм до 1 мкм и равномерно распределенные по поверхности пленки с плотностью распределения от 105 до 109 на см2. Отверстия заполняют веществом, обладающим сегнетоэлектрической активностью, например сегнетоэлектрической пьезокерамикой, сегнетоэлектрическими жидкими кристаллами, сегнетоэлектрическими монокристаллами.

В результате получают сегнетоэлектрический материал с характеристиками, обеспечивающими высокую пироэлектрическую активность при повышенной виброустойчивости. Становится возможным формирование сегнетоэлектрических областей строго заданного размера и равномерно распределенных по поверхности пленки с заданной плотностью и сохраняемой монофазностью сегнетоэлектрика.

Предлагаемый материал позволяет получить ультра- и наноразмерные сегнетоэлектрические области для использования их в качестве материалов в производстве пироэлементов, имеющих уменьшенные линейные размеры.

Источники информации

1. М.Лайне, А.Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, (1981). 736 С.

2. Д.Барфут, Д.Тейлор. Полярные диэлектрики и их применение. М.: Мир, ( 1981). 526 С.

3. Патент РФ №2278910.

4. Патент РФ №2017185.

5. Патент РФ №2278833.

6. Патент РФ №2305669.

7. Патент РФ №2356838.

8. Патент РФ №2207356.

1. Сегнетоэлектрический нанокомпозитный пленочный материал, содержащий вещество, обладающее сегнетоэлектрической активностью, отличающийся тем, что материал изготовлен в виде полимерной пленки из химически стойкого материала толщиной 0,5÷0,01 мм, имеющей цилиндрические отверстия, заполненные упомянутым веществом, а отверстия имеют одинаковый диаметр и равномерно распределены по поверхности пленки с плотностью распределения от 105 до 109 на см2.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества использована сегнетоэлектрическая пьезокерамика.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества использованы сегнетоэлектрические жидкие кристаллы.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества использованы сегнетоэлектрические монокристаллы.

5. Материал по п.1, отличающийся тем, что диаметр отверстий составляет от 0,03 мкм до 1 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к пленочным материалам. .

Изобретение относится к производству упаковочных материалов для пищевых продуктов и напитков, в частности к барьерным пленкам, ламинированным упаковочным материалам, упаковочным контейнерам.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения флуоресцентных и селективно поглощающих излучение пленок, трансформирующих ультрафиолетовую составляющую естественного или искусственного света в излучение красной области спектра, которые могут использоваться в сельском хозяйстве для покрытия теплиц и грунта при выращивании растений.

Изобретение относится к технологии получения полиолефиновых пленок, в частности к барьерным пленкам и упаковочным материалам из этих пленок. .

Изобретение относится к светорассеивающей пленке, используемой в системах освещения плоских экранов. .

Изобретение относится к технологии получения многослойного армированного волокном материала в виде листа для структурных компонентов интерьера автомобиля. .

Изобретение относится к применению терполимеров пропилен/бутилен/этилен с зародышеобразователем для получения стерилизующихся пленок, получаемых экструзией с раздувом.

Изобретение относится к способу получения тонких слоев силикона, к полученному этим способом тонкому силиконовому слою и к применению тонкого силиконового слоя. .

Изобретение относится к области получения пленочных материалов, в частности к получению полиимидной пленки, используемой в качестве термостойкой электроизоляции, или в качестве подложки для получения металлизированных пленок применяемых в электронной и электротехнической промышленности.

Изобретение относится к светорассеивающей пленке, используемой в системах освещения плоских экранов. .

Изобретение относится к светорассеивающей пленке, используемой в системах освещения плоских экранов. .

Изобретение относится к ароматическим поликарбонатным смолам с пониженным содержанием летучих примесей, а также к способам их получения. .

Изобретение относится к ароматическим поликарбонатным смолам с пониженным содержанием летучих примесей, а также к способам их получения. .

Изобретение относится к способу получения нескольких видов ароматических поликарбонатов по непрерывному методу из расплава, а также установке для его получения. .

Изобретение относится к способу получения нескольких видов ароматических поликарбонатов по непрерывному методу из расплава, а также установке для его получения. .

Изобретение относится к способу получения нескольких видов ароматических поликарбонатов по непрерывному методу из расплава, а также установке для его получения. .

Изобретение относится к поликарбонатной смоле в качестве материала-подложки для изготовления прозрачных литых изделий. .

Изобретение относится к области получения полимерных композитов, в частности композиционных полимерных материалов с пьезоэлектрическими свойствами, используемых в качестве датчиков контроля состояния элементов конструкций в процессе воздействия различных видов нагружения.

Изобретение относится к области материалов для устройств, работающих на сегнето- и пироэлектрическом эффекте

Наверх