0-3型PZT-聚合物壓電復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、0-3型壓電復(fù)合材料是指壓電陶瓷以顆粒的形狀分布在三維自身連通的聚合物基體中制備而成的復(fù)合材料。它克服了壓電陶瓷脆性和聚合物溫度局限性的缺點(diǎn)，具有較好的可設(shè)計(jì)性;其密度和聲阻抗小，容易實(shí)現(xiàn)陶瓷與傳遞介質(zhì)之間的匹配，在傳感領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但陶瓷以顆粒的形態(tài)分布在基體中，與基體的接觸面積大，兩相之間的結(jié)合狀態(tài)差。另外，聚合物基體的介電常數(shù)比陶瓷小很多，不利于壓電復(fù)合材料的極化。改善陶瓷與基體性能的匹配對(duì)提高復(fù)合材料的性能具有重要意義。

2、
　　利用不同的溫度對(duì)壓電陶瓷鋯鈦酸鉛PZT進(jìn)行了熱處理，并利用熱處理后的PZT制備了壓電復(fù)合材料。高溫處理提高了壓電陶瓷的壓電活性，同時(shí)也改善了陶瓷與基體的界面結(jié)合狀態(tài)，提高了壓電復(fù)合材料的綜合性能。
　　制備了壓電陶瓷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的壓電復(fù)合材料，壓電復(fù)合材料的壓電應(yīng)變常數(shù)、介電常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)隨著陶瓷含量增大而增大，機(jī)械品質(zhì)因素隨著陶瓷含量的增大而減小。當(dāng)PZT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90％時(shí)，壓電復(fù)合材料的壓電應(yīng)變常數(shù)為20pC/

3、N，而且壓電復(fù)合材料仍具有良好的柔韌性。
　　選取環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)聚氨酯基體改性，以適量的環(huán)氧樹(shù)脂與聚氨酯交聯(lián)反應(yīng)生成的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基體，可以提高壓電復(fù)合材料的壓電常數(shù)。當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％時(shí)，壓電復(fù)合材料的壓電應(yīng)變常數(shù)比改性前提高了4％。
　　利用不同粒徑的炭黑對(duì)壓電復(fù)合材料摻雜改性，適量的炭黑摻雜能顯著的提高壓電復(fù)合材料的壓電和介電性能。不同粒徑的炭黑對(duì)壓電復(fù)合材料的影響效果不同。以粒徑為15nm的炭黑為導(dǎo)電相，當(dāng)炭黑