压电材料的制备应用及其研究现状
压电材料的制备应用及其研究现状
超 等 ： 电 材 料 的制 备 应 用及 其 研 究 现 状 压
压 电材 料 的 制 备 应 用 及 其研 究 现 状
何 超， 陈文 革
（ 西安 理工 大 学 材 料 科学 与 工程 学 院 ， 西 西安 ７ ０ ４ ） 陕 １ ０ ８
摘 要 ： 从 压 电材 料 的 压 电效 应 入 手 ， 绍 了压 电 介
材料 的分 类及 结构 组成 。针 对 不 同压 电材料 在 生产 实践 中的应 用 情况 ， 出现 阶段 压 电材 料 的 制 备技 列 术 。综述 了近 年 来压 电材 料 的研 究现 状 ， 系统 介 并 绍 了压 电材 料在 各 个领 域 的应 用和发展 。 关 键词 ： 压 电材 料 ； 电效 应 ； 备 技 术 ； 究 现 压 制 研
Ａ离 子
Ｏ
氧 离子
●
Ｂ 离子
（） ａ 钙钛矿 结构
（） ｂ 钨青铜 结构
（） ｃ 铋层状 结构
图 ３ 压 电材 料 的 晶体 结构
Ｆｉ ｙ ｔ ｌｓ ｒ ｔ ｒ ｆｐｉｚ ｌｃ ｒｃｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｇ ３ Ｃｒ ｓ ａ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｏｅ ｅ ｔ ｉ ｔ ｒａ ｓ
状 ； 用 应 中 图 分 类 号 ： ＴＱ１ ７ 文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ １９ ３ （０ ０ 增 刊 Ｉ一 ０ １Ｏ １ ０ －７ １ ２ １ ） ０ １ 一３
１ 引 言
Ｆｉ ｅ ｔ ｉ ｏ ａ ｎ ｇ １ Ｅｌｃ ｒｃ ｄ ｍ ｉ
自２ ０世 纪 出现 压 电材 料 以来 ， 因其 独 特 性 能 ，
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收 到 修 改稿 日期 ：０ ００ — ８ ２ １ － ５１
通 讯 作 者 ： 文 革 陈
压电材料的研究和应用现状
压电材料的研究和应用现状一、概述压电材料是一类具有压电效应的特殊功能材料，它们能够将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。
自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料在科学研究和工业应用中就占据了重要地位。
随着科技的飞速发展，压电材料的研究和应用已经深入到众多领域，如传感器、换能器、振动控制、声波探测、生物医学等。
在压电材料的研究方面，科研人员一直致力于探索新型压电材料，优化其性能，拓宽其应用范围。
目前，压电材料的研究重点主要集中在压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等领域。
这些新型压电材料在压电常数、介电常数、机械品质因数等关键指标上不断取得突破，为压电材料的应用提供了更多可能性。
在应用方面，压电材料在传感器和换能器领域的应用尤为广泛。
例如，压电传感器可用于检测压力、加速度、振动等物理量，广泛应用于工业自动化、航空航天、环境监测等领域。
压电换能器则可用于声波的发射和接收，广泛应用于声呐、超声检测、通信等领域。
压电材料在振动控制、声波探测、生物医学等领域也展现出广阔的应用前景。
压电材料作为一种重要的功能材料，在科学研究和工业应用中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步，压电材料的研究和应用必将迎来更加广阔的天地。
1. 压电材料的定义与特性压电材料是一种特殊的功能材料，具有将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的能力。
这类材料在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差，这种现象称为“压电效应”。
反之，当压电材料置于电场中时，材料会发生形变，这种现象称为“逆压电效应”。
压电材料的这种特性使得它们在许多领域都有广泛的应用，如传感器、换能器、振动控制等。
压电材料的特性主要包括压电常数、介电常数、机械品质因数等。
压电常数反映了材料的压电效应强弱，是衡量压电材料性能的重要指标。
介电常数则描述了材料在电场作用下的电荷存储能力。
机械品质因数则反映了材料在振动过程中的能量损耗情况。
压电纤维发展现状
压电纤维发展现状
近些年来，压电纤维作为一种新兴材料在各个领域得到了广泛的关注和研究。
压电纤维利用了压电效应，可以将机械能转化为电能，并且还可以将电能转化为机械能，具有较高的灵敏度和效率。
目前，压电纤维在能源领域得到了较为广泛的应用。
一些研究者开发出了基于压电纤维的能量收集装置，可以通过被压、被拉或被扭转等方式收集环境能量，从而实现能源的自主供给。
此外，压电纤维还可以应用于机械振动能的转化，通过振动发电原理将机械振动能转化为电能，进而为无线传感器、智能穿戴设备等提供电力支撑。
在智能材料领域，压电纤维也扮演着重要的角色。
由于其灵活性和高度可控性，压电纤维常被用于制造智能纺织材料，如智能服装、智能家居纺织品等。
这些材料可以根据环境变化自动调节温度、湿度等参数，提供更加舒适和健康的生活环境。
此外，医疗领域也是压电纤维的领域之一。
研究人员发现，压电纤维可以用于制造高灵敏度的生物传感器，用于检测人体生理信号。
这些传感器可以监测心率、呼吸、肌肉运动等指标，为健康管理和医疗诊断提供便利。
然而，压电纤维的发展仍面临一些挑战和限制。
首先，目前的压电纤维制备工艺较为复杂，材料成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。
其次，压电纤维的稳定性和耐久性仍需要改进，以提高其使用寿命和可靠性。
此外，压电纤维的表面特性
和界面相互作用等问题也需要进一步研究和解决。
总的来说，随着科技的不断进步和人们对高性能材料的需求不断增加，压电纤维有着广阔的发展前景。
在未来，压电纤维有望成为能源收集、智能材料和生物传感等领域的重要组成部分，为人们的生活和工作提供更多的便利和可能性。
压电材料的研究和应用现状
压电材料的研究和应用现状一、本文概述压电材料是一类具有独特物理性质的材料，它们能在机械应力作用下产生电荷，或者在电场作用下发生形变。
这一特性使得压电材料在众多领域，如传感器、执行器、能量转换和收集等方面具有广泛的应用前景。
本文旨在全面概述压电材料的研究和应用现状，分析其在不同领域中的优势和局限性，并探讨未来可能的发展方向。
我们将回顾压电材料的基本理论和性质，包括压电效应的起源、压电常数等关键参数的定义和测量方法。
然后，我们将重点关注压电材料的主要类型，如压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物等，介绍它们的制备工艺、性能特点以及适用场景。
接着，我们将深入探讨压电材料在传感器和执行器领域的应用。
在这一部分，我们将分析压电材料如何被用于制作压力传感器、加速度计、振动能量收集器等设备，并讨论其在实际应用中的优势和挑战。
我们还将关注压电材料在能源领域的应用，如压电发电和压电储能等。
我们将展望压电材料的未来发展趋势。
在这一部分，我们将讨论新型压电材料的开发、性能优化以及新应用场景的拓展等问题，并探讨压电材料在未来可能带来的技术革新和产业变革。
通过本文的阐述，我们希望能为读者提供一个全面而深入的压电材料研究和应用现状的概览，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。
二、压电材料的分类压电材料，作为一种具有压电效应的特殊材料，可以根据其组成和性质进行多种分类。
最常见的分类方式是根据材料的晶体结构和化学成分，将压电材料分为压电晶体、压电陶瓷和压电聚合物三大类。
压电晶体：压电晶体是最早发现具有压电效应的材料，如石英晶体。
这类材料具有良好的压电性能和稳定性，因此在高精度测量、振荡器、滤波器等领域有广泛应用。
然而，由于晶体材料的加工难度大，成本高，限制了其在一些领域的应用。
压电陶瓷：压电陶瓷是通过一定的陶瓷工艺制备而成的压电材料，如铅锆钛酸盐（PZT）等。
这类材料具有较高的压电常数和介电常数，易于加工成各种形状，因此在传感器、执行器、换能器等领域得到了广泛应用。
生物压电材料的制备与应用
生物压电材料的制备与应用生物压电材料是指以生物组织为基础，通过特殊的材料处理技术，使其具有压电性质的一类材料。
相较于传统的无机压电材料，生物压电材料具有柔软、生物相容性强等特点，在医学、生物医学工程、生物传感等领域有着广泛的应用前景。
本文将从生物压电材料的制备和应用两个方面进行探讨。
一、生物压电材料的制备生物压电材料的制备方法比较多样化，以下列举几种较为常见的方法：1.静电纺丝法静电纺丝法是一种将高分子液体经过静电作用使得纤维从设备中产生的工艺。
该方法制备的压电纤维具有较高的拉伸和柔软性，是目前最为常用的生物压电材料制备方法之一。
2.反硅酸盐法由于生物组织中含有的无机物质复杂，因此在压电材料的制备中，常常需要将其无机骨架物质提取出来。
反硅酸盐法是目前最为有效的一种提取技术，该方法利用了氟化物对硅酸盐的影响，通过酸化后的反应，可将生物组织中的硅酸盐物质分离出来，以制备出压电材料。
3.生物体内组织培养技术目前，许多研究机构通过生物组织的体外培养，可制备出具有压电性质的生物组织。
该方法制备的材料具有较高的生物相容性，可直接应用于医学领域。
二、生物压电材料的应用生物压电材料的应用领域广泛，以下列举其中几个领域：1.医学生物压电材料的柔软性、生物相容性等特点，使得其在医学领域中有着广泛的应用。
例如，可应用于生物医学传感器、人工智能假肢等领域。
2.生物传感生物压电材料的压电性质可被用于生物传感和生物检测领域。
例如，可应用于血压、脉搏、呼吸等监测方面。
3.生物能源压电效应可将机械能转化为电能，因此生物压电材料可被应用于生物能源领域。
例如，可应用于超小型传感器等电能转化设备中。
总之，生物压电材料是一种具有广阔应用前景的材料。
未来，随着该材料的制备和应用技术的不断发展，其在医学、生物工程、能源等领域中的应用前景将会更加广阔。
压电陶瓷材料的合成及应用
压电陶瓷材料的合成及应用压电陶瓷材料是一种能够将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的材料，广泛应用于超声波发生器、声波过滤器等领域。
其独特的电学和机械性能，使得压电陶瓷材料被广泛关注和研究。
本文将探讨压电陶瓷材料的合成及应用。
一、压电陶瓷材料的合成1. 碳酸铅法碳酸铅法是目前最主要的压电陶瓷材料制备方法之一，其制备过程是将碳酸铅和钛酸铅混合在一起，经过多次煅烧和压制、烧结而成。
碳酸铅法制备的压电陶瓷材料具有稳定的性能、良好的压电性能和介电性能等特点。
2. 气相沉积法气相沉积法是利用化学气相沉积技术，在高温高压下合成压电陶瓷材料。
该方法制备出的压电陶瓷材料具有良好的均匀性和致密性，具有良好的压电响应和热稳定性。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶胶-凝胶化学反应来合成陶瓷材料。
该方法具有简单、可控性强等优点，制备出的压电陶瓷材料具有均匀性好、结晶度高等特点。
二、压电陶瓷材料的应用1. 超声波发生器压电陶瓷材料具有压电效应，能够将电信号转化为机械运动，因此被广泛应用于超声波发生器中。
超声波发生器是利用压电片振动产生超声波，应用于水处理、非损检测、超声波清洗等领域。
2. 声波过滤器声波过滤器是利用压电陶瓷片的压电效应来调节机械振动谐振频率的装置，通常作为电子器件的支持层。
由于其具有稳定性好、压电响应时间短等特点，被广泛应用于无线电器件、计算机器件等领域。
3. 振动传感器振动传感器是利用压电陶瓷材料的压电效应来测量机械振动的装置，是工业控制中常用的传感器之一。
该传感器具有精度高、灵敏度高、可靠性高等特点，被广泛应用于飞行器、兵器装备、船舶、汽车等领域。
总之，压电陶瓷材料具有压电效应、介电效应等特点，被广泛应用于超声波发生器、声波过滤器、传感器等领域，具有重要的科学研究价值和实际应用价值。
未来，需要进一步探索陶瓷材料制备新方法，提高制备工艺的稳定性和效率，推动压电陶瓷材料的快速发展。
压电材料
《功能材料概论》期末小论文压电材料学院 电子信息学院 专业 集成电路设计与集成系统 班级08042211 学号08042132姓名 袁鹏一.简介压电材料(piezoelectric material) 受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。
1880年，法国物理学家P. 居里和J.居里兄弟发现，把重物放在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。
这一现象被称为压电效应。
随即，居里兄弟又发现了逆压电效应，即在外电场作用下压电体会产生形变。
压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。
反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。
利用压电材料的这些特性可实现机械振动（声波）和交流电的互相转换。
因而压电材料广泛用于传感器元件中。
二、应用： 压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用。
1、换能器 换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件 压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应，而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动，利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。
目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点，研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件，如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。
压电聚合物换能器在生物医学传感器领域，尤其是超声成像中，获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性，使其易于应用到许多传感器产品中。
2、压电驱动器 压电驱动器利用逆压电效应，将电能转变为机械能或机械运动，聚合物驱动器主要以聚合物双晶片作为基础，包括利用横向效应和纵向效应两种方式，基于聚合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显示器件控制、微位移产生系统等。
聚乳酸基压电材料的研究和应用
聚乳酸基压电材料的研究和应用聚乳酸基压电材料的研究和应用随着新材料的不断涌现，聚乳酸基压电材料因其独特的性能在科学家们中引起了极大的关注。
那么，关于聚乳酸基压电材料的研究和应用有哪些值得我们关注的方面呢？一、聚乳酸基压电材料的基本介绍聚乳酸基压电材料是一类结构特殊的高分子材料，内部拥有电极晶体和介质极板组成的压电发生器。
其特殊的原理在于施加机械力时可以产生电荷，同样在外加电场时也可以产生机械变形，实现了能量的相互转换。
二、聚乳酸基压电材料的研究现状1.纳米聚乳酸基压电材料的研究研究表明，在聚乳酸基压电材料中添加适当的纳米材料，可以增加其压电性能。
例如，添加纳米碳管可以显著提高聚乳酸压电薄膜的输出电荷密度和氧化还原行为。
2. 三维直插金属电极架构的聚乳酸基压电材料在聚乳酸基压电材料中，传统的平面电极结构受到限制，其输出电荷密度受到了很大的制约。
因此，研究人员提出了一种新的三维直插金属电极架构，使用该架构可以大幅度提高压电性能。
三、聚乳酸基压电材料的应用前景1.生物医学领域由于其优秀的生物兼容性，聚乳酸基压电材料在生物医学领域中得到广泛的应用。
例如，用于制造电池、驱动人工心脏等。
2.能量收集领域在可再生能源的利用中，聚乳酸基压电材料具有良好的应用前景。
例如，在道路上的车辆和行人行走时，都会产生机械能。
通过振动发电机可以将机械能转换为电能，而聚乳酸基压电材料的电学特性使其在此过程中发挥重要作用。
综上所述，聚乳酸基压电材料是一种非常有前途的新型材料，具有很高的应用价值，其发展前景非常广阔。
我们可以期待它在未来的应用中会有更多的惊人表现。
压电陶瓷国外发展现状
压电陶瓷国外发展现状压电陶瓷（Piezoceramics）是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有压力或电压被施加时产生变形或电势的特性。
压电陶瓷由于其独特的物理特性在智能材料领域具有广泛的应用前景。
以下是压电陶瓷在国外的发展现状。
压电陶瓷在国外已经取得了显著的进展。
目前，主要的压电陶瓷研究和应用机构集中在欧美，如美国、德国、英国和日本等国家。
这些国家在压电陶瓷的研究、开发和应用方面都有丰富的经验和技术优势。
在科研领域，国外一些大学和研究机构在压电陶瓷的基础研究和应用研究方面取得了很多突破。
研究人员不断探索新的材料组合和制备工艺，提高了压电陶瓷的性能，如压电系数的提高、热稳定性的改善和可设定的压电陶瓷纤维等。
在应用方面，压电陶瓷在声波器件、传感器、驱动器件等领域得到了广泛应用。
例如，压电陶瓷常被用于制造传感器，用于测量和控制应力、压力、温度、加速度等物理量。
此外，压电陶瓷还广泛应用于超声波设备、振动器、陶瓷变压器、压电陶瓷驱动器等领域。
其中，压电陶瓷超声波器件在医疗、清洗和通信等领域具有广阔的市场应用前景。
另外，压电陶瓷在能源领域也有广泛应用。
例如，压电陶瓷可以用来收集机械振动能量，并转换为电能，用于供电或储能。
这种能量收集技术已经被应用在一些无线传感器网络、自动监测系统和自供能器件等领域。
总的来说，国外在压电陶瓷的研究、开发和应用方面取得了显著的成果。
不仅在基础研究方面有了很多突破，而且在应用领域也有广泛的应用。
虽然国内在压电陶瓷方面的研究还相对较为滞后，但国内研究者也在不断努力，希望在压电陶瓷的研究和应用方面能够取得更大的进展。
在未来，随着智能科技和物联网的快速发展，压电陶瓷的应用前景将更加广阔。
国内的相关科研机构和企业应该加大研发力度，提高压电陶瓷的研究水平和应用技术，以促进中国智能材料产业的发展。
压电技术的现状及应用化分析
以下从压 电技术应用 的角度 出发 ，选取了三个 因此 ，将压 电发 电技术与旋转机械相结合 的研究将 代 表 性 的 问题进 行 分析 。 成 为下 一步 的研究 重 点 。
１ 微能 源器件 的应 用
微 能 源 器 件 是 微 机 电系 统 的一 个 重要 分 支 ， 而 之 一 。微 机 电系 统 主要 包括 两个 方 面 ， 微结 构 单元 加
３ 实现 设备 自供 电的发展
便 携 式 和 无 线式 电子 市 场 Ｅ ｔ 趋 壮 大成 熟 ，其 中
微 机 电 系统 （ ＭＥ ＭＳ ） ￣ ］ Ｉ 是 二 十 一世 纪 主要 的研 究 领 域 能量捕获是其实现 自 供 电的关键 。未来的能量捕获
技术将会 以能量 的捕获 、存储 以及应用 电路为主要
目前 ，利 用 外 界 振 动通 过 压 电发 电装 置 产 生 的 电流 的压 电 技 术 ， 其 缺 点是 不 连 续 、 不 规 则 。在工 程
用 于制 造 微 组 件 中 的微 米 级 的物 件 ；微 系 统集 成 技
材料压电性能的研究与应用
材料压电性能的研究与应用压电材料是一种能够将机械能转化为电能或者反过来将电能转化为机械能的材料。
这种材料在电子设备、声学传感器、振动控制以及能量收集等领域具有广泛的应用。
本文将从材料压电效应的原理入手，探讨压电材料的研究进展及其应用。
一、压电效应的原理压电效应是指在某些晶体和陶瓷材料中，当施加力学应力或变形时，会在材料内部产生电荷分布的现象。
压电效应是由于晶体的非中心对称结构导致的，晶体结构的非对称性使其可以在外加力或变形作用下引起电偶极矩的改变，进而产生电荷。
二、压电材料的分类压电材料主要可以分为无机压电材料和有机压电材料两大类。
无机压电材料包括铁电单晶、铁电陶瓷以及纳米压电材料等，具有较高的压电性能和稳定性；有机压电材料则主要包括聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物、压电聚合物等，其优点在于柔性、可塑性较好。
三、压电材料的研究进展1. 无机压电材料研究进展无机压电材料具有较高的压电系数和较好的稳定性，因此在压电领域有着广泛的应用。
研究者通过改变材料的晶体结构和微观结构来提高其压电性能，例如采用掺杂、制备纳米材料等方法。
此外，利用复合材料的设计和制备也能够增强压电效应，如纳米颗粒填充、层状压电材料的堆叠等。
2. 有机压电材料研究进展有机压电材料由于其柔性和可塑性优势，被广泛地应用于柔性电子设备和能量收集器件中。
研究者不断优化有机压电材料的制备工艺和分子结构设计，以提高其压电性能。
特别是聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物，由于其较好的可加工性和压电性能，成为有机压电材料研究的重点。
四、压电材料的应用1. 传感器领域压电材料的压电效应使其在传感器领域具有广泛的应用。
例如，在声学传感器中，利用压电效应可以将声音信号转化为电信号，实现声音的采集和分析。
此外，压电传感器还可用于测量压力、应变等物理量。
2. 振动控制压电材料的压电效应也可应用于振动控制领域。
例如，将压电材料应用于振动吸收器件中，可以通过压电效应对振动进行主动控制和抑制。
压电式人体能量收集技术的研究现状
压电式人体能量收集技术的研究现状压电式人体能量收集技术是一种将人体运动产生的机械能转化为电能的技术。
人体在进行日常活动时会产生机械能，比如走路、跑步和做运动等，而这些机械能可以通过压电效应转化为电能并存储起来，用于供电或给电子设备充电。
目前，压电式人体能量收集技术的研究已经取得了一定的进展。
研究者们通过设计和制造了一些压电材料（如压电陶瓷和聚合物薄膜），并将其嵌入到可穿戴设备（如鞋子、手表和手环）中，以收集人体活动产生的机械能。
这些压电材料可以通过人体的压力变形产生电荷分离，并产生电压和电流。
目前的研究主要集中在以下几个方面：1. 压电材料的研究和制备：研究者们致力于寻找和设计更高效的压电材料，以提高能量收集效率。
他们将压电材料制成薄膜、纤维或颗粒等形式，以适应不同的应用场景。
2. 设备的设计和改进：研究者们设计和改进了各种可穿戴设备，以最大限度地收集人体机械能，并将其转化为电能。
他们设计了一种能够在步态运动中收集能量的鞋子，或者将压电材料嵌入运动手环中。
3. 系统的优化和能量管理：为了提高能量收集效率，研究者们还研究了相关的能量传输和存储技术。
他们提出了一些能量管理的方法，以确保能量的高效收集和利用，比如设计了一些能够自动调节充电速度和电池容量的控制算法。
尽管目前压电式人体能量收集技术已经取得了一些进展，但仍然存在一些挑战和问题。
能量的收集效率仍然有待提高，特别是在低功率或不规则运动的情况下。
如何将收集到的能量有效地存储和管理也是一个挑战。
未来的研究方向可能包括开发更高效的压电材料、设计更智能、便携的能量收集设备，以及改进能量存储和管理系统等。
这些技术的进一步发展将为无线传感器网络、可穿戴设备和健康监测等领域提供更可持续和便利的能源解决方案。
压电材料的发展及应用在新能源材料中的应用
压电材料的发展及应用在新能源材料中的应用压电材料的发展及应用-在新能源材料中的应用目录文献综述与选题1.1压电材料的发展及应用1.1.1压电陶瓷1.1.2压电聚合物材料1.1.3压电复合材料1.1.4压电材料的应用1.2压电材料在新能源材料中的应用1.2.1压电发电的基本原理1.2.2压电发电的研究现状1.2.3压电发电的应用实例1.2.4压电发电技术的发展趋势压电效应是19世纪末首先在水晶和电气石等晶体中发现的。
当机械外力作用于晶体时，晶体发生形变使正负电荷重心位置偏移而极化。
这种由于形变而产生的电效应，称为正压电效应；对材料施加一电压而产生形变时，称为逆压电效应。
材料的压电性取决于晶体结构是否对称，晶体必须有极轴（不对称），才有压电性，同时材料必须是绝缘体。
随着对压电材料不断深入研究，发现许多天然的、合成的聚合物也具有压电性能。
近年来，随着能源短缺、环境污染等问题的不断凸显，需求一种高效、清洁的供能方式已经被各国政府所关注。
跟传统的在众多的光电转换、热能、生化能相比，压电材料以其结构简单、成本低、易于实现等优点在能量收集中的应用越来越受到人们的关注。
1880年居里兄弟发现电气石的压电效应以后，便开始了压电学的历史。
1881年，居里兄弟又通过实验验证了逆压电效应，并且获得了石英晶体相同的正逆压电常数。
1894年沃伊持指出，仅无对称中心的2O种点群的晶体才可能具有压电效应。
石英是压电晶体的代表，它一直被广泛采用至今。
利用石英的压电效应可制成振荡器和滤波器等频控元件。
在第一次世界大战中，居里的继承人朗之万，为了探测德国的潜水艇，用石英制成了水下超声探测器，从而揭开了压电应用史的光辉篇章。
除了石英晶体外，罗息尔盐、ADP、EDP、DKT等压电晶体也各有其长处和用途。
但是压电材料及其应用取得划时代的进展，还是开始于第二次世界大战中发现的BaTiO3陶瓷付诸应用之后。
1947年，美国的罗伯特在BaTiO3陶瓷上加高电压进行极化处理，获得了压电陶瓷的压电性。
压电材料的制备应用及其研究现状
压电材料的制备应用及其研究现状马瑶中南大学材料科学与工程学院材料1102班0607110203，湖南长沙）摘要: 从压电材料的压电效应入手, 介绍了压电材料的分类及结构组成。
针对不同压电材料在生产实践中的应用情况, 列出现阶段压电材料的制备技术。
综述了近年来压电材料的研究现状, 并系统介绍了压电材料在各个领域的应用和发展。
关键字：压电材料; 压电效应; 制备技术; 应用；发展1引言随着高新技术的不断发展, 作为促进现代社会进步三大支柱之一的新材料技术业已成为世界各国学者们争相探索和研究的热点领域。
特别是进入本世纪七十年代以来, 由于电子技术、通讯和控制技术等高技术含量行业的迅速崛起, 要求材料的功能化、器件的小型化、结构的智能化程度越来越高, 使智能材料的研究更加受到人们的青睐。
有人预言, 二十一世纪的新材料技术将是以智能材料为代表的时代, 因此, 开展智能材料的研究具有十分重大的战略意义。
智能材料与结构是一类具有传感、驱动和控制功能于一体的材料系统, 它具有类生物的功能, 通过自身的感知和驱动属性, 实现材料驱动功能与智能化; 通过感知与响应内外界环境的变化, 达到自适应的目的。
目前, 可作为智能材料系统中的执行材料主要有压电材料、形状记忆合金、电致伸缩材料、磁致伸缩材料和电流变体等可作为传感材料的主要有压电材料、光纤系统及其它各类特性的传感器材料, 其中压电材料能够自适应于环境的变化实现机械能和电能之间的相互转化, 具有集传感、执行和控制于一体的特有属性, 是智能材料系统中的主导材料[1]。
2压电材料概述2.1压电效应压电体，即在受外力情况下可产生电荷（正压电性）或在受外电场情况下可产生形变（逆压电性）的电介质体。
1880 年，法国著名科学家雅克·居里和皮埃尔·居里在对石英晶体的研究过程中首次发现正压电效应。
不久之后，二人通过理论分析及实验测试证实了逆压电性的存在。
在第一次世界大战中，法国物理学家朗之万利用石英晶体研制出第一个水声压电换能器。
压电材料的应用及其性能研究
压电材料的应用及其性能研究压电材料是一种特殊的材料，当施加电场或机械应力时，可以产生电荷分布和电位变化。
这种材料具有许多重要的应用，例如：超声波、微机械系统、压力传感器、无线传感器等等。
本文将讨论压电材料的性能和应用。
第一部分：压电材料的性能1.1 压电效应压电效应是压电材料的最基本性质。
当压电材料受到外力作用时，会发生电极化现象，使得材料上出现电荷分布的变化，从而导致材料内部产生电位差，这个过程就是压电效应。
压电效应是压电材料最重要的特性，它决定了压电材料的应用范围和性能。
通常，压电材料的压电系数越大，其应用范围就越广泛，性能就越好。
1.2 介电常数介电常数是另外一个重要的性能指标，它主要反应了材料内部原子之间的相互作用和电磁波在材料中的传播能力。
介电常数越大，材料对电场的响应就越明显，从而压电效应也越强。
1.3 稳定性和耐久性稳定性和耐久性是压电材料的重要性能，它决定了材料在实际应用中的可靠性和使用寿命。
压电材料通常在高温、高湿和高电压条件下工作，所以需要具有较好的耐热、耐潮和耐压性能，以保证其稳定性和耐久性。
第二部分：压电材料的应用2.1 超声波压电材料最常见的应用就是超声波，它广泛应用于医学、工业、无损检测和水下探测等领域。
超声波是由压电晶体振动产生的，可以传播到大约1000米远的距离，而且能够穿透许多材料，不会对人体产生危害。
2.2 微机械系统微机械系统是将微小的压电材料组成器件，用于制造微型和纳米尺度的机械装置。
这些装置可以应用于MEMS（微型电子机械系统）和NEMS（纳米尺度机械系统）。
2.3 压力传感器压电材料也可以应用于压力传感器。
传感器通过观察压电晶体的厚度变化来检测压力变化，从而提供对压力变化的感知。
这种传感器可以应用于监测许多物理量，例如气压、水压、重力等等。
2.4 无线传感器压电材料还可以应用于无线传感器，通过材料压电效应产生的信号来进行能量收集，并通过改变压电效应值来发送信息，从而实现无线传感器的运作。
纳米压电材料的制备及应用研究
纳米压电材料的制备及应用研究纳米材料的制备与应用正在成为科学技术领域研究的热门话题。
同样，压电材料的研究与应用也成为了重要的问题。
纳米压电材料作为新颖的功能材料，因为其具有压电效应和尺寸效应的特殊性质而引起了人们的广泛关注。
本文将探讨纳米压电材料的制备方法和应用研究。
一、纳米压电材料的制备1. 硅基纳米压电材料以硅为基础的压电材料因其强的压电效应和良好的机械性能，成为了广泛研究的对象。
基于硅基压电材料的纳米制备方法主要有两种，一种是自下而上的方法，通过气相沉积、化学气相沉积、分子束外延等技术来制备。
另一种是自上而下的方法，通过微影技术、等离子体蚀刻、光刻等技术来制备硅基纳米压电材料。
2. 有机基纳米压电材料相比于硅基压电材料，有机基压电材料制备和加工技术更加成熟，应用更加广泛。
基于有机材料的纳米压电材料制备方法主要包括：自上而下的纳米薄膜制备技术和自下而上的化学合成技术。
例如在有机合成中引入压电材料基组成的分子，在化合物层面上调控微观结构，实现有机基纳米压电材料的制备。
二、纳米压电材料的应用研究1. 生物医学应用纳米压电材料具有压电效应和尺寸效应，因此具有特殊的性质。
生物医学领域是纳米压电材料应用最广泛的领域之一。
利用纳米压电材料的良好的柔性和生物相容性，可以制备出纳米生物传感器、纳米探针、智能药物等医疗设备，为生物医学领域研究提供了新的思路和手段。
2. 环境监测应用随着环保意识的逐渐增强，环境污染监测也日益受到广泛关注。
纳米压电材料具有良好的物理和化学性质，因此可用于环境监测。
例如，利用纳米压电材料来制备环境传感器，监测大气、水体等环境中的有害气体、化学物质等，以保障环境质量。
3. 智能电子应用随着智能化时代的到来，智能电子产品的开发需求日益增加。
纳米压电材料作为一种特殊的功能材料可以被用于各种智能电子设备中。
例如可嵌入人体的智能假肢等医疗设备，还可以应用于电子纸、柔性电路等领域。
4. 能源领域应用纳米压电材料在光转换、能量收纳、能量存储等方面也具有潜在的应用。
压电材料的制备与应用
压电材料的制备与应用压电现象是指当某些特定晶体或陶瓷材料受到机械应力时，会产生电荷分离并产生电势差。
这种现象被称为压电效应，在很多现代电子设备中有着重要的应用。
压电材料能够将机械能转化为电能，也能将电能转化为机械能。
本文将从压电材料的制备和应用两个方面来论述。
一、压电材料的制备1. 陶瓷方法陶瓷方法是压电材料制备的主要方法之一。
通过陶瓷方法制备出来的陶瓷材料具有压电性能稳定，结晶度高，不易被污染等优点，但也存在一定的制备难度和生产成本高的弊端。
2. 非晶合金方法非晶合金方法是一种新型的压电材料制备方法。
这种方法制备出来的材料具有良好的压电性能，优点是结晶度低、成本低，缺点是性能易受温度和湿度等因素影响。
3. 热压法热压法是一种比较常见的压电材料制备方法。
这种方法将压电材料粉末放置在一定的压力下，加热到一定温度，使其复合成形成一种具有压电性能的材料。
二、压电材料的应用1. 传感器压电材料可用于制作传感器，这种传感器利用压电效应将压力转化成电信号进行测量，可测量的范围包括低于1帕级别及大于100兆帕级别的压力，广泛应用于汽车、机械、管道等领域中。
2. 声音器件压电陶瓷材料也可以用于声音器件中。
它们的压电效应可以将电信号转换为压力震动，进而产生声音，这种材料可用于电子游戏、电视机等电子产品中。
3. 振动源压电材料可用于制作振动源，其先将电信号转化为机械肢体振动，再将机械肢体振动转化为声源振动，从而达到声音放大的效果。
这种振动源广泛应用于家庭影院、数字音响等领域中。
4. 移动器件压电材料可以调节移动器件的尺寸，可用于制作石英晶体谐振器、电声转换器等移动器件，能够实现电信号之间的转化。
总结压电材料的制备与应用是一门深奥的学科，从制备方法到应用领域都需要了解相关知识。
随着科技的不断发展，针对压电材料的研究将呈现出更大的发展空间。
压电材料的发展与应用前景
压电材料的发展与应用前景介绍压电材料是一类能够在受到机械应力或压力作用下产生电荷分离的材料。
这种材料已经广泛应用于传感器、换能器、声发射设备、天线和振动阻尼等领域。
随着科技的不断进步与人们对智能化的需求不断增长，压电材料也在不断发展与应用，展现出广阔的前景。
1. 压电材料的发展历程压电现象最早是在18世纪末由法国科学家夏尔·居里夫妇发现的。
随后，人们开始对压电材料进行研究，最著名的是石英晶体。
20世纪初，人们成功合成了人工压电晶体，奠定了压电材料发展的基础。
20世纪中叶，随着压电材料的性能不断提升，应用领域不断扩展，压电陶瓷材料、聚合物压电材料等纷纷问世。
现如今，压电材料研究呈现出多样化的发展趋势。
2. 压电材料的种类压电材料主要包括无机压电材料和有机压电材料。
无机压电材料如压电陶瓷，具有高耐热性能和较好的稳定性，适用于高温环境下的应用。
有机压电材料如聚乙烯基氟辛酸共聚物，具有较高的柔韧性和可塑性，适用于弯曲和拉伸等形变应力。
3. 压电材料的应用前景3.1. 传感器压电材料因其高灵敏度和快速响应的特性，广泛应用于传感器领域。
压电传感器可以将机械变化转化为电信号，用于测量压力、应变、位移等物理量。
例如，压电传感器在航空航天、汽车、医疗设备等领域，起到了重要的作用。
随着智能家居和智能穿戴设备市场的蓬勃发展，压电传感器的需求还将进一步增加。
3.2. 换能器压电材料具有优异的换能性能，可以将电能转换为机械能，或者将机械能转换为电能。
利用压电材料的换能特性，可以制造各种高效节能的换能器件。
例如，超声波换能器利用压电材料的压电效应，将电能转化为超声波能量，广泛应用于医学成像、清洗、测量等领域。
3.3. 声发射设备压电材料具有较好的声发射性能，可以将机械应力转化为声波信号。
利用这一特性，人们可以制造出高质量的声发射设备。
声发射设备广泛应用于工程结构的健康监测、材料疲劳检测、管道泄漏监测等领域。
随着城市建设的不断加快，对建筑结构安全性的要求也越来越高，声发射技术的应用也将更加广泛。
压电材料的特性与应用研究
压电材料的特性与应用研究压电材料是一类具有压电效应的功能材料，能够产生和感应电荷，以及在电场的作用下发生机械变形。
这一特殊性质使得压电材料在各个领域得到广泛应用，包括传感器、声波设备、微机械系统和能量收集等。
本文将着重探讨压电材料的特性以及其在科研和工业应用中的发展。
首先，压电效应是压电材料的核心特性。
压电材料在受到外力作用时，产生电荷极化，即所谓的压电效应。
这种效应源于材料晶格结构的不对称性，使电荷在晶格之间移动，形成外部电场。
同时，在外加电场的作用下，压电材料也能发生机械变形，即逆压电效应。
这两种效应的相互转化为压电材料的应用提供了基础。
其次，压电材料的应用研究集中在传感器领域。
压电材料能够将机械变形转化为电信号，因此被广泛用于压力传感器、加速度计和力传感器等设备上。
例如，压电陶瓷材料常用于制造无线电传感器，可以测量气体、液体和固体的压力变化。
另外，压电材料还可以用于制造振动传感器，用于检测机械震动或地震。
这些应用在汽车工业、医疗设备以及航空航天领域都发挥着重要作用。
除了传感器应用外，压电材料还在声波设备领域有着广泛应用。
例如，在扬声器和麦克风中，压电材料被用来将电信号转化为声音，或将声音转化为电信号。
这是因为压电材料能够稳定地产生和感应电信号，使得声波设备的性能得以提高。
此外，压电材料还可以用于制造超声波发生器和传感器，用于医学成像、清洁和材料分析等领域。
压电材料在微机械系统中也扮演着重要角色。
微机械系统是一种能够对微小物体进行操控的技术，被广泛应用于生物医学、光学和电子学等领域。
压电材料的特性可以在微观尺度上实现电-机耦合，在微机械系统中实现精确的控制和操作。
这种特性使得压电材料被广泛用于微镜、微电机和微喷头等微机械系统的设计和制造。
最后，压电材料还被应用于能量收集领域。
压电材料可以将机械变形转化为电能，从而实现能量的收集和转换。
这种特性被广泛应用于无线传感器网络、远程监测和可穿戴设备等领域。
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压电材料的制备应用及其研究现状马瑶（中南大学材料科学与工程学院材料1102班 0607110203，湖南长沙）摘要:从压电材料的压电效应入手, 介绍了压电材料的分类及结构组成。
针对不同压电材料在生产实践中的应用情况,列出现阶段压电材料的制备技术。
综述了近年来压电材料的研究现状, 并系统介绍了压电材料在各个领域的应用和发展。
关键字：压电材料; 压电效应; 制备技术; 应用；发展1引言随着高新技术的不断发展, 作为促进现代社会进步三大支柱之一的新材料技术业已成为世界各国学者们争相探索和研究的热点领域。
特别是进入本世纪七十年代以来, 由于电子技术、通讯和控制技术等高技术含量行业的迅速崛起,要求材料的功能化、器件的小型化、结构的智能化程度越来越高,使智能材料的研究更加受到人们的青睐。
有人预言, 二十一世纪的新材料技术将是以智能材料为代表的时代, 因此,开展智能材料的研究具有十分重大的战略意义。
智能材料与结构是一类具有传感、驱动和控制功能于一体的材料系统,它具有类生物的功能,通过自身的感知和驱动属性,实现材料驱动功能与智能化; 通过感知与响应内外界环境的变化,达到自适应的目的。
目前,可作为智能材料系统中的执行材料主要有压电材料、形状记忆合金、电致伸缩材料、磁致伸缩材料和电流变体等; 可作为传感材料的主要有压电材料、光纤系统及其它各类特性的传感器材料,其中压电材料能够自适应于环境的变化实现机械能和电能之间的相互转化,具有集传感、执行和控制于一体的特有属性,是智能材料系统中的主导材料[1]。
2压电材料概述2.1压电效应压电体，即在受外力情况下可产生电荷（正压电性）或在受外电场情况下可产生形变（逆压电性）的电介质体。
1880 年，法国著名科学家雅克·居里和皮埃尔·居里在对石英晶体的研究过程中首次发现正压电效应。
不久之后，二人通过理论分析及实验测试证实了逆压电性的存在。
在第一次世界大战中，法国物理学家朗之万利用石英晶体研制出第一个水声压电换能器。
随着压电研究的不断深入，目前压电材料被广泛应用于水声换能器、医用B超探头、超声马达、石油测井探测器、无损检测（NDE）以及压电驱动器等领域[2∼4]。
根据晶体结构学可知，一种晶体具有压电性的必要条件是该晶体晶格结构不存在对称中心[4]。
由此，自然界中32种不同晶体点群有20 种晶体点群具有压电性，这其中又有10 种点群具有自发极化。
自发极化是指晶体在不受任何外场作用下，由于晶胞固有偶极矩周期性排列所造成的晶体宏观极化强度。
2.2压电材料类别第一类是复合压电材料，这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状、或粉末状压电材料构成的。
至今已在水声、电声、超声、医学等领域得到广泛的应用。
如果它制成水声换能器，不仅具有高的静水压响应速率，而且耐冲击，不易受损且可用与不同的深度。
第二类是有机压电材料，又称压电聚合物，如偏聚氟乙烯（PVDF）（薄膜）及其它为代表的其他有机压电（薄膜）材料。
这类材料及其材质柔韧，低密度，低阻抗和高压电电压常数(g)等优点为世人瞩目，且发展十分迅速，现在水声超声测量，压力传感，引燃引爆等方面获得应用。
不足之处是压电应变常数（d）偏低，使之作为有源发射换能器受到很大的限制。
第三类是无机压电材料，分为压电晶体和压电陶瓷，压电晶体一般是指压电单晶体；压电陶瓷则泛指压电多晶体。
3压电材料的制备方法3.1无机压电材料块体的制备工艺要制备块体压电材料,首先要制备压电材料粉末,然后在压力机下预压成坯体,分别在650 ℃和 850 ℃预烧 2h,再研磨粉碎。
在这里主要有2种方法形成块体。
(l) 把粉末装人所需要形状的模具内加人PVA,在压力机下或采用等静压加l00MPa压力制成圆片(注意:圆片的直径与厚度之比大于10),再把圆片放人刚玉板上,在圆片的周围撒一些践仇粉末,然后用刚玉增祸覆盖圆片(目的是使挥发的Pb在刚玉柑祸内形成保护气氛,从而减少配比中Pb的损失 );或者在称量时多称量计算质量5 %(一般在做实验时,上述2种方法都采用),一起放人高温炉中缓慢加温至4阅℃左右(除去PVA),保温0.5h,然后加温到12(X) ℃下保温2h。
随炉自然冷却就得到块体无机压电材料。
(2)把装有粉末的模具放人热压炉中加压烧结(保护Pb的损失可采用上面提到的方法),当加温到12℃下保温 2h。
随炉自然冷却就得到块体无机压电材料。
制备压电材料粉末主要有以下3种方法:(l) 直接混合球磨法以 PZT为例。
将氧化铅、氧化错和氧化钦按一定摩尔比和一定量的无水乙醇(在实验室一般使用无水乙醇,目的是使粉料充分混合和渗透到磨细的颗粒表面,降低粉料的表面能,从而使颗粒不在团絮成大颗粒;在工业生产中,为了降低成本,可以使用蒸馏水代替无水乙醇,作用与无水乙醇一样,唯一的区别是无水乙醇能很快蒸发掉 )加人球磨机中混匀后,在研钵中研磨使无水乙醇挥发。
(2)共沉淀法其基本原理是利用金属离子水解,再将水解的产物与其他离子反应。
精确控制沉淀条件可使溶液中的各种金属离子同时沉淀,然后将它们加热分解,生成复合金属氧化物的纳米粉末。
(3)溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是一种借助于胶体分散的制备方法。
由于胶体粒径都在几十纳米以下,且十分稳定,可以使各种金属离子均匀稳定地分布其中。
胶体经脱水后就变成凝胶,从而获得纳米粉[6,7]。
以PbTiO3为例,首先将含有结晶水的醋酸铅在80℃下脱水 24h,冷却后把醋酸铅溶解在甲醇当中,然后在搅拌条件下滴于钦酸四丁醋形成淡黄色透明溶液,再加人适量水搅拌生成透明溶胶,放置3一5天使其发生水解一聚合反应,将凝胶在130℃条件下干燥8h,经研磨过筛,得到干胶粉末,最后分别在350℃和600℃温度下热处理2h,即可得到粒度在10一20nm之间的高纯度的PbTiO3陶瓷粉末[9]。
3.2无机/聚合物压电复合材料块体的制备自从1978年美国宾州州立大学材料实验的R.E.Newnham首先提出简单立方模型和符号[6]。
复合材料中所含有相可以用O,1,2或3维方式自我连通。
如果复合材料山2个分量相组成,可以有10种连通方式,即0-0) 于0-1,0-2,O-3,l-l,l-2,l-3,2-2,2-3,3-3。
符号的第1个数字代表陶瓷压电相的连通维数,第2个数字代表聚合物相的连通维数[6]。
根据上述结构,研究得最多的0-3, 1-3, 2-2, 3-3。
3.2.1 0一3型这种结构压电陶瓷/聚合物复合材料在三维互连的聚合物中填充压电陶瓷颗粒而形成的压电复合材料。
主要有以下几种制备方法:(l)热压法将PZT粉与PVDF粉末相混合,加入适量的溶剂搅拌均匀,待有机溶剂完全挥发后,将混合粉料加入XQ-2金属镶嵌机中,在180 ℃左右热压成型,自然冷却至室温,然后取出样品,样品的直径为22mm,厚度d=0.20-0.30mm。
(2)轧膜法将PVDF粉末加入热炼机XKR-160二辊之间加热,在180℃左右,PVDF充分软化,至半熔融状态并包覆滚筒后缓慢加入PZT粉末,,轧膜成型,自然冷却至室温，取膜,并冲成直径为小二22mm,厚度为d=0.20-0.30mm的图片[10]。
(3) 将环氧树脂分别与PZT粉末均匀混合,利用树脂的成型性,制成0-3型复合材料[11]。
(4)模压工艺将配成PZT 粉末混合均匀后,一个自制的上、下二面带有保压夹具的模具里一定的压力制成直径为24mm,厚度为lmm的圆片,然后将带有保压夹具的模具移入烘箱中,使PVDF在180一305℃下固化即得到了以PZT/PVDF复合材料[12,13]。
(5)作者试用一种改进方法把PZT、PVDF 和无水乙醇按比例混合后在球磨罐中球磨4h,在研磨中用手研磨使无水乙醇挥发,再在压力机下加压l00MPa 成型成圆片,然后在干燥箱中对已经成型好的压电材料在200℃左右进行固化24h。
随炉自然冷却即可制备成0-3 型结构的压电复合材料。
3.2.2 1-3 型这种结构压电陶瓷/聚合物复合材料是指由一维的压电陶瓷柱平行地排列于聚合物当中形成的压电复合材料。
制备1-3 型复合材料的方法主要有排列一浇铸法、切割一填充法、模具浇铸成型和注射法。
(l)排列一浇铸法这是较早采用的一种方法,取一对薄铜片,同轴平行固定在支架上,在铜片相对位置打孔;孔的数量和大小由V和w/t决定(其中V表示PZT相的体积百分比、w/t 表示PZT宽带与高度之比),是l-3 型在孔中插入事先准备好的PZT细棒,然后一起放入塑料圆筒内,在真空条件下浇铸环氧等聚合物,高温固化,再切割成所需厚度的薄圆片,就成为l-3型压电复合材料。
(2)切割一浇铸是指取一片具有一定厚度的PZT圆片,粘在一个平面基座上,在PZT圆片平面内相互垂直的2个方向上切割,切割的宽度和深度要满足V和w/t 的要求。
然后把样品放入塑料圆筒内,在真空条件下浇铸环氧,高温固化,去掉基座,磨去未切割的部分,就成为l-3 型压电复合材料。
(3)模具浇铸成型法是一种新的制备方法,可以制备出陶瓷柱大小、形状、间距灵活的复合材料,而且制备过程简单,可以沿用传统陶瓷加工工艺。
(4) 注射法注射成型是将粉末或粉状的纤维一树脂混合料从注射机的料斗送人机筒内，加热融化后由柱塞或螺杆加压,通过喷嘴注人温度降低的闭合模内,经过冷却定型后,脱模得制品它同样可获得多种大小、形状、间距不同的棒体[14-18]。
(5)排列一压制一固化一砂磨法作者拟采用改进后的工艺,就是将陶瓷棒事先在模板上插好,放入压模中,然后在压模中加人有机压电材料粉末(过量),在压力l00MPa 下形成圆片状。
取出在干燥箱中已经成型好的压电材料,在200℃左右固化24h。
随炉自然冷却后,磨去多余的有机压电材料就得到l-3 型压电复合材料。
3.2.3 2-2型这种结构的压电复合材料各相的连通方式就是陶瓷相与聚合物相分别在二维方向上相互平行[19]。
制备2-2 型复合材料一般采用热压法、层叠一浸渍法和切割一填充法。
(l) 热压法以PZT陶瓷片作为陶瓷相,以PVDF粉末填入作为聚合物相,在镶嵌内逐层排列达到所需要的厚度后,加热至180℃左右,加压成型,然后自然冷却至室温。
(2)层叠一浸渍法将PZT片按要求的层数叠好,浸渍在环氧树脂或硅胶中,在80 ℃左右固化成型,最后经过整形即可。
(3) 切割一填充法烧结好的PZT陶瓷块经过切割和一次填充即可制得2-2型复合材料[19-21]。
(4)边压边加料成型法作者采用的改进工艺就是在压力模具中先加入已经制好的PZT粉末,在压力l00MPa下成型,松压后,再加入PVDF粉末再升压到l00MPa成型,然后按上述方法达到试验者所需要的要求厚度,取出来在180-250℃的温度下固化,即可得到2-2型压电复合材料。