项目名称： 轻量化柔性压电膜技术及应用
转移转化方式：■转让 ■许可 ■作价入股 ■其他
技术成熟度：□实验室 □小试 ■中试 □小批量生产 □工业化生产
技术领域：■人工智能 □生物医药 ■新材料 □节能环保 □其他
申报高校: 同济大学
| 1. 项目总体介绍:针对智慧医疗、智能家居、智能交通等对轻量化柔性力电耦合高性能传感材料和传感器的共同需求，项目在低密度、高柔韧性、强压电活性压电驻极体的制备及应用上取得突破。在揭示材料微观几何结构和电荷空间有序分布协同作用机理基础上，研发完成轻量化柔性压电膜的制备技术和性能调控方法，开发了一系列基于该压电膜的传感器并在实时人体生理信号检测、运动识别、睡眠监测、疲劳驾驶、车辆动态称重等典型物联网场景中应用示范。该柔性压电膜制备工艺简单、可连续化生产，适合批量化制造，并且与国内现有的聚合物薄膜生产线兼容，因此，可大幅提高产品的附加值，助力产业升级。目前在已能够生产幅宽300mm、长度300m的柔性压电膜，其性能优于国外垄断的对标柔性压电膜产品。基于该压电膜的线缆状压电传感器具有高灵敏度、自屏蔽、防水等优点，不仅可适应恶劣的工作环境，而且还能够采用传统纺织工艺生产智能织物，具有高弹、透气和耐洗涤等特点。目前已能够生产直径0.4mm、1.2mm和3.0mm三种规格的线缆型压电传感器，其性能指标优于由国外垄断的对标产品。项目的总体情况见附件1。 | |
| 2. 技术创新点: 本项目的创新性主要分为材料制备技术创新和功能器件创新两方面。材料制备技术创新低成本线性聚丙烯柔性压电驻极体膜制备技术目前国外垄断企业生产聚丙烯压电膜所采用的技术主要由两部分构成：微孔结构薄膜制备和电极化处理。在微孔 薄膜制备阶段，首先将聚丙烯树脂与无机矿物颗粒（例如CaCO3和TiO2）熔融共混，然后挤出成聚丙烯-矿物颗粒复合薄板，最后双向拉伸形成微孔结构的薄膜。在电极化处理阶段采用电晕极化方式。该生产技术的特点之一是生产设备昂贵（整套设备的价格在3000万人民币以上），不适合初创型企业。而本项目采用的技术是：以低廉价格的商品包装材料为原材料，采用具有自主知识产权的特殊工艺调控薄膜的微结构和机电性能，获得高活性PP压电膜，该技术属于国际首创。该技术涉及到的整套生产设备价格在50万元人民币左右，而产品功能薄膜的活性远高于国外垄断商品膜，最高可达50倍。 高性能交联聚丙烯柔性压电膜连续化生产技术交联聚丙烯压电膜的制备技术是我们独有的创新技术，在国际上属于首创，拥有完全自主的知识产权，且从原材料到成品功能膜可完全国产化。交联压电膜无论在机械性能、热稳定性、压强特性，还是声学性能方面都显著优于线性压电膜。以机械结构稳定性为例，线性聚丙烯压电驻极体膜在90oC时开始发生不可逆的机械形变，而交联聚丙烯压电膜在150oC时才开始发生不可逆的形变。在1kHz频率下，国外垄断产品的声学灵敏度大约在0.4mV/Pa，而我们制备的交联压电膜的灵敏度最高可达2.3mV/Pa。线性压电膜的结构特点是微孔结构成“扁平透镜”结构，而我们研制的交联压电膜的微孔结构成“盘状”结构，微孔上下面有皱褶状薄膜形成高效的“弹簧”，孔内表面有许多微小的波浪结构。这种新的微结构特点不仅显著提高了薄膜的机械性能，而且赋予交联压电膜更强的电荷储存能力，表现为交联压电膜整体性能的显著提升。此外，交联聚合物分子结构为3D网络状结构，这赋予材料高弹性能，因此特别适合可拉伸柔性可穿戴器件的应用。 功能器件创新可穿戴柔性薄膜传感器制备技术针对生命体征监测、运动监测、智能假肢、机器人电子肌肤等应用场景开发完成了轻量化柔性薄膜力传感器，这类薄膜传感器的厚度在0.05-0.2mm之间，面密度5-50g/m2,可根据实际需求灵活改变传感器的形状,灵敏度可高达~2000 pC/N，可被用于呼吸和心跳实时监测、运动识别、触觉传感等等。同时开发了薄膜传感器封装工艺并获得专利。传感器的实物图和一些应用案例见附件2。 压电线缆传感器制备技术 传感器的批量化低成本制造，以及对复杂环境的适应性是传感器广泛应用的前提。基于柔性压电驻极体的同轴结构压电线缆具有高灵敏度、自屏蔽、防水、耐腐蚀等特性，适合在复杂电磁环境和智能织物中的应用。建立了线缆结构的设计原理和性能调控方法。压电线缆制造工艺与传统的通讯同轴电缆生产线相兼容，可以工业化批量生产，针对具体的应用场景能够简单灵活地调节线缆的几何尺寸。目前，面向智能交通应用的压电线缆的直径约为3mm,小批量生产长度达300m,灵敏度为60 pC/N，是对标国外垄断产品灵敏度的3倍。面向智能织物应用的压电线缆直径为0.3mm，小批量生产长度达200m。 | |
| 3. 知识产权归属及相关专利说明: 本项目所有知识产权归同济大学所有。 | |
| 4.商业化概述 (市场前景):预期的市场包括运动健康、居家养老、康复护理、智能家居、智能交通、自动驾驶、建筑物健康监测等等。目前我国处在由材料大国向材料强国转变的关键时期，这为新材料产业的发展提供了重要机遇，同时，随着智能家居市场的出现，以及对智能社区和智慧城市的建设和期待，为智能传感材料提供了一个广阔的市场。轻量化柔性压电功能膜的规模化生产必将加速推进我国相关传统产业的转型升级，为智能家居、智能社区和智慧城市的建设提供高性能的传感材料。 | |
| 5. 优先使用产业领域及地方区域:新材料产业，聚烯烃薄膜和包装膜生产商所在地区传感器产业，长三角和珠三角电子行业比较发达地区智联网产业，长三角和珠三角电子行业比较发达地区 | |
| 6. 初步意向交易方式及金额:技术转让 >1000万技术许可 >300 万 | |
| 7.行业状况项目产品唯一的商业竞争产品为芬兰Emfit生产的聚丙烯压电膜，主要用于薄膜力传感器领域，加之该公司产品对中国大陆实行限售或禁售，因此，Emfit公司的市场情况对本项目产品未来的市场预期没有必然的联系。我国是制造业大国，在珠三角地区已经形成了良好的电子产品生产基地，为轻量化柔性压电膜这一新型智能材料在相关电子产品中的应用创造了非常好的条件。以智能家居和智慧城市的发展为背景，近些年我们同相关的企业就基于压电驻极体薄膜的功能器件的开发进行了深入的合作，研制出了一批具有创造性的原型器件，为今后这些器件的批量生产打下了良好的基础。就目前的状况来看，只要在压电驻极体薄膜的批量化生产上取得突破，那么基于压电驻极体薄膜的下游器件的生产之日可待。因此，轻量化柔性压电膜的产业化成为亟待解决的问题。 | |
| 展示方式：■实物（或模型） ■展板图文 ■多媒体演示 | |
| 展示要求 | 220V 电源 |