本技术涉及一种柔性、高强复合压电纤维薄膜及其制备方法和应用,包括将PVDF或其共聚物溶解在溶剂中,得到第一溶液;将强偶极矩非对称极性无机金属盐溶解在溶剂中,得到第二溶液;将第一溶液和第二溶液混合均匀,加入多功能生物基聚合物,超声搅拌直至形成均匀复合纺丝溶液,静电纺丝,得到复合压电纤维薄膜。本发明纤维薄膜融合PVDF及其共聚物的机械强度和化学稳定性及生物基聚合物的柔韧性和吸水性。同时,无机金属盐的引入能在静电纺PVDF结晶过程中起到β相成核剂作用,增强静电纺PVDF纳米压电复合薄膜的压电输出性能,通过金属离子与生物基聚合物上羟基或羧基的金属配位作用提高纤维膜的机械性能,拓宽在传感器、电池隔膜、抗菌涂层等领域的应用潜力。
背景技术
纤维薄膜是指由纤维材料制成且具有薄膜特性的材料,通常具有一定的柔韧性和强度。这类薄膜可以是天然纤维(如纤维素、壳聚糖等)或合成纤维(如聚酯、聚氨酯等)加工而成。纤维薄膜在多个领域中具有广泛的应用,如包装、环保、生物医学和电子产品等。目前使用最多的基体材料是PVDF,PVDF具有优异的化学耐受性,能够抵抗多种化学物质的侵蚀,包括酸、碱和有机溶剂。这使得PVDF薄膜可以应用于涉及腐蚀性环境的场合,如化工厂、实验室和其他工业应用。而且具有良好的电绝缘特性,适合于电子和电气应用,如电缆绝缘、传感器和电池隔膜材料。
但绝大多数纤维薄膜都是PVDF与其他增强相材料混合在一起,使得复合纤维薄膜具有更好的机械以及压电性能。
申请号为CN202211211515.7的中国专利公开了一种PVDF压电薄膜及其制备方法,该发明将PVDF溶解于有机溶剂中,得到PVDF溶液,将PVDF溶液涂覆在玻璃基板上烘干后冷却,形成PVDF膜片。对膜片进行单向拉伸和极化,生成极化PVDF薄膜。通过真空旋转涂覆PEDOT:PSS水溶液,最终在70~100℃烘干,得到PVDF压电薄膜。该方法制得的压电薄膜虽然提高了PVDF压电薄膜的压电性能,但在提高其压电性能时过程较复杂,而且无法保证薄膜的全面机械稳定性。
申请号为201911177706.4的中国专利公开了一种复合压电薄膜及其制备方法,该发明是利用纯天然植物纳米纤维素纤维、Mxene和聚偏氟乙烯为原材料,通过机械混合、干燥成膜和高压极化等工艺制备出具有较强压电性能的纳米纤维素/PVDF复合膜。该方法需要通过机械混合、高压极化等工艺才能制备出具有较强压电性能的复合薄膜,过程繁琐,不利于大规模生产应用。
基于此,有必要提供一种操作简单、成本低的实现兼具优良机械性能和压电性能的双重互穿网络结构的柔性复合纤维薄膜的材料的制备方法以解决以上技术问题。
实现思路