本發(fā)明涉及有機(jī)晶態(tài)壓電材料，具體地說是涉及一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、壓電材料在受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（即直接壓電效應(yīng)），或者在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)（即反向壓電效應(yīng)）。壓電材料可以將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換，因此壓電材料在智能器件家族中占有重要地位。通過改變陰陽離子的比例來降低結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性進(jìn)而誘發(fā)壓電性的產(chǎn)生是降低分子內(nèi)對(duì)稱性的重要化學(xué)構(gòu)想。目前，最常見的應(yīng)用是無機(jī)壓電陶瓷材料，如pzt。然而，鉛元素（pb）的毒性會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染問題。因此，需要研究一種無鉛壓電材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了現(xiàn)實(shí)需要，提供一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料，并給出其制備方法，以解決傳統(tǒng)無機(jī)壓電陶瓷材料pzt含有鉛元素pb容易導(dǎo)致環(huán)境污染的問題，同時(shí)為降低分子內(nèi)對(duì)稱性，進(jìn)而去誘導(dǎo)壓電性的產(chǎn)生提出重要構(gòu)想，極大地提高了可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)和其他應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)壓電晶態(tài)材料的應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

3、本發(fā)明首先提供了一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料，所述有機(jī)晶態(tài)壓電材料以雙三氟甲磺酰亞胺作為陰離子、以哌嗪為陽離子，按照雙三氟甲磺酰亞胺與哌嗪的化學(xué)計(jì)量比為1：1或2：1合成得到，化學(xué)計(jì)量比為1：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-哌嗪tfsa-p；化學(xué)計(jì)量比為2：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-哌嗪2-tfsa-p。

4、本發(fā)明還提供了另一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料，所述有機(jī)晶態(tài)壓電材料以雙三氟甲磺酰亞胺作為陰離子、以(r/s)-2-甲基哌嗪為陽離子，按照雙三氟甲磺酰亞胺與(r/s)-2-甲基哌嗪的化學(xué)計(jì)量比分別為1：1或2：1合成得到，化學(xué)計(jì)量比為1：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-(r/s)-2-甲基哌嗪(r/s)-2-tfsa-mp；化學(xué)計(jì)量比為2：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-(r/s)-2-甲基哌嗪(r/s)-2-tfsa-mp。

5、進(jìn)一步地，本發(fā)明還給出了上述兩種有機(jī)晶態(tài)壓電材料的制備方法，包括以下步驟：

6、步驟1、按照化學(xué)計(jì)量比1：1或2：1稱取雙三氟甲磺酰亞胺與哌嗪或(r/s)-2-甲基哌嗪；

7、步驟2、將哌嗪或(r/s)-2-甲基哌嗪粉末置于50ml燒杯中，加入溶劑溶解；

8、步驟3、向步驟2所得溶液中加入雙三氟甲磺酰亞胺，用滴管吸取無水乙醇潤洗幾次后，將燒杯置于熱臺(tái)上加熱攪拌至溶液澄清；

9、步驟4、將步驟3所得澄清溶液過濾至另一干凈燒杯中，在室溫下緩慢揮發(fā)溶劑，3天后析出透明且無色的塊狀晶體，即為有機(jī)晶態(tài)壓電材料。

10、優(yōu)選的，步驟2中所述溶劑為無水乙醇。

11、優(yōu)選的，步驟3中所述將燒杯置于熱臺(tái)上加熱攪拌至溶液澄清，加熱攪拌時(shí)間為30min。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

13、本發(fā)明以雙三氟甲磺酰亞胺作為陰離子、以哌嗪或(r/s)-2-甲基哌嗪為陽離子，按照不同的化學(xué)計(jì)量比分別合成了雙三氟甲磺酰亞胺-哌嗪（tfsa-p）、化學(xué)計(jì)量比為2：1的雙三氟甲磺酰亞胺-哌嗪（2-tfsa-p）、雙三氟甲磺酰亞胺-(r/s)-2-甲基哌嗪（(r/s)-tfsa-mp）以及化學(xué)計(jì)量比為2：1的雙三氟甲磺酰亞胺-(r/s)-2-甲基哌嗪（(r/s)-2-tfsa-mp）等4種有機(jī)壓電晶態(tài)材料；在解決傳統(tǒng)無機(jī)壓電陶瓷材料pzt含有鉛元素pb容易導(dǎo)致環(huán)境污染問題的同時(shí)，為降低分子內(nèi)對(duì)稱性，進(jìn)而去誘導(dǎo)壓電性的產(chǎn)生提出重要構(gòu)想，極大地提高了可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)和其他應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)壓電晶態(tài)材料的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料，其特征在于，所述有機(jī)晶態(tài)壓電材料以雙三氟甲磺酰亞胺作為陰離子、以哌嗪為陽離子，按照雙三氟甲磺酰亞胺與哌嗪的化學(xué)計(jì)量比為1：1或2：1合成得到，化學(xué)計(jì)量比為1：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-哌嗪tfsa-p；化學(xué)計(jì)量比為2：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-哌嗪2-tfsa-p。

2.一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料，其特征在于，所述有機(jī)晶態(tài)壓電材料以雙三氟甲磺酰亞胺作為陰離子、以(r/s)-2-甲基哌嗪為陽離子，按照雙三氟甲磺酰亞胺與(r/s)-2-甲基哌嗪的化學(xué)計(jì)量比分別為1：1或2：1合成得到，化學(xué)計(jì)量比為1：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-(r/s)-2-甲基哌嗪(r/s)-2-tfsa-mp；化學(xué)計(jì)量比為2：1，合成得到的有機(jī)晶態(tài)壓電材料為雙三氟甲磺酰亞胺-(r/s)-2-甲基哌嗪(r/s)-2-tfsa-mp。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述有機(jī)晶態(tài)壓電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)晶態(tài)壓電材料制備方法，其特征在于，步驟2中所述溶劑為無水乙醇。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)晶態(tài)壓電材料制備方法，其特征在于，步驟3中所述將燒杯置于熱臺(tái)上加熱攪拌至溶液澄清，加熱攪拌時(shí)間為30min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種有機(jī)晶態(tài)壓電材料及其制備方法，所述有機(jī)晶態(tài)壓電材料以雙三氟甲磺酰亞胺作為陰離子、以哌嗪或(R/S)?2?甲基哌嗪為陽離子，按照雙三氟甲磺酰亞胺與哌嗪的化學(xué)計(jì)量比為1：1或2：1分別合成得到雙三氟甲磺酰亞胺?哌嗪（TFSA?P）、化學(xué)計(jì)量比為2：1的雙三氟甲磺酰亞胺?哌嗪（2?TFSA?P）、雙三氟甲磺酰亞胺?(R/S)?2?甲基哌嗪（(R/S)?TFSA?MP）以及化學(xué)計(jì)量比為2：1的雙三氟甲磺酰亞胺?(R/S)?2?甲基哌嗪（(R/S)?2?TFSA?MP）4種有機(jī)壓電晶態(tài)材料。本發(fā)明在解決傳統(tǒng)無機(jī)壓電陶瓷材料PZT含有鉛元素Pb容易導(dǎo)致環(huán)境污染問題的同時(shí)，為降低分子內(nèi)對(duì)稱性，進(jìn)而去誘導(dǎo)壓電性的產(chǎn)生提出重要構(gòu)想，極大地提高了可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)和其他應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)壓電晶態(tài)材料的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：田文福,丁雯靖,任碧荷,張冉,盧海鑫,艾勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10