聚合物-壓電陶瓷復(fù)合材料的制備和性能表征.pdf

1、有機(jī)/無機(jī)壓電復(fù)合材料是一種多相材料，它是由壓電陶瓷和高分子聚合物通過復(fù)合工藝構(gòu)成的一種新型功能材料。這種材料兼具兩相材料的優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的壓電陶瓷相比，具有良好的柔順性和機(jī)械加工性能，由于密度和聲速都降低，故聲阻抗小，易與空氣、水及生物組織實(shí)現(xiàn)聲阻抗匹配；加之其介電常數(shù)也降低，故水聲優(yōu)值、壓電電壓系數(shù)增加，提高了換能器和探測器的靈敏度。與壓電聚合物相比，具有較高的壓電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)。壓電復(fù)合材料通過復(fù)合效應(yīng)，還能使其具有原組分材料所

2、不具有的性能。壓電復(fù)合材料的性能由組成相的性能及空間結(jié)構(gòu)決定，因此可控性強(qiáng)，能夠滿足不同的應(yīng)用要求，如水聲、電聲、超聲換能器及傳感器等。
　　 本文根據(jù)復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng)(加合性、乘積性和組合性)原理，在總結(jié)壓電復(fù)合材料研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對其在水聲領(lǐng)域的應(yīng)用，以PZT多孔陶瓷為基體，聚合物作為第二相添加物，采用原位復(fù)合法制備聚合物/PZT復(fù)合材料。通過X射線衍射分析儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜分析(FTIR)等分

3、析測試技術(shù)對樣品的斷面形貌和物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。并系統(tǒng)地研究了壓電陶瓷相體積含量、聚合物相對復(fù)合材料的壓電、介電和鐵電性能影響。
　　 采用造孔劑燃燒法制備了PZT多孔陶瓷基體，造孔劑的燃燒在陶瓷基體中形成開放性孔隙結(jié)構(gòu)。當(dāng)造孔劑含量的增加時(shí)，PZT多孔陶瓷基體的孔隙率增大，體積密度降低。隨著燒結(jié)溫度的升高，PZT多孔陶瓷基體的孔隙率下降，體積密度增加。
　　 在上述基礎(chǔ)上，以多孔陶瓷為無機(jī)骨架相，以兩種聚合物為性能調(diào)控

4、相，采用原位聚合法制備聚合物/PZT壓電復(fù)合材料。測試了復(fù)合材料的介電、壓電性能，測試結(jié)果表明，聚合物對復(fù)合材料的介電、壓電性能有較大影響。PMMA體系復(fù)合材料的介電常數(shù)高于PS體系的介電常數(shù)，PS體系復(fù)合材料的介電損耗低于PMMA體系。隨著陶瓷含量的增大，聚合物/PZT壓電復(fù)合材料的介電、壓電和鐵電性能都呈現(xiàn)非線性增大。對于PS/PZT復(fù)合材料，當(dāng)PZT體積含量為63％時(shí)，ε=341，tanδ=0.015，d33=150pC/N。復(fù)合