压电水泥

表2 纯陶瓷与两种基体复合材料的机电耦合及声阻抗性能比较
纯陶瓷 聚合物基 水泥基
Kt /% 37.79 61.91 57.97
Qm 27.67 22.07 14.24
f / kHz 15.9 22.87 44.43
Z / M rayl 35.32 19.20 21.55
通过对比可以看出：相对于纯陶瓷，两种基体压电复合材料 的厚度机电耦合系数kt和频带宽度f均有较大程度的增大，而 机械品质因数Qm和声阻抗Z均减小。 通过表1和表2的性能观察研究，我们发现聚合物基和水泥基 都对压电材料有改善作用。
2.配合比对压电复合材料性能的影响
水泥的质量分数分别为5 %，15 %，30 %，45 %，50 %，60 %
配合比% 5 15 30 45 50 60
Kp /%
43.14 42.44 41.72 49 55.29 55.29
C/pF
132 129 128 127 122 121
fp / kHz
440.031 440.031 360.033 450.031 460.031 457.031
1-3型水泥聚合物压电复合材 料的制备及应用
主要内容
研究背景与意义
1-3型水泥压电复合材料的概念与制备 1-3型水泥聚合物压电复合材料的提出 研究展望
一、研究意义
目前，工程建筑实施在线健康检测和预报已引 起人们广泛关注，但是传统的智能材料与混凝 土存在着非常明显的相容性问题，如声阻抗匹 配、界面粘结性等问题。制约了土木工程结构 的智能化发展。新研究的1-3型水泥基压电复合 材料虽然集中了各相的材料的优点，互补了单 相材料的缺点，解决了材料声阻抗匹配、界面 粘结性等问题，但是其与混凝土的相容性仍然 存在着问题。因此，我们对1-3型水泥基压电复 合材料进行了广泛的研究和改性.
fs /kHz
347.533 355.033 307.534 372.533 375.033 372.533
确定水泥和聚合物的比例为 1：1
纯陶瓷与三种基体复合材料的压电及介电性能比较
d33 /PC· -1 g33 /mV· N-1 εr N m· 纯陶瓷 聚合物基 水泥基 聚合物/水 泥基 401.17 259.33 206.00 280.25 25.4 30.1 31.2 39.9
d33 /PC· N-1 g33 /mV· N-1 εr m·
tan 0.036
纯陶瓷
聚合物基 水泥基
401.17
259.33 206.00
25.4
30.1 31.2
1790 0.016
974 1400 0.319
通过比较可以看出：与纯陶瓷相比，两种基体复合材料的压 电应变常数d33和相对介电常数εr均有不同程度的减小，而压 电电压常数g33和介电损耗tan 均增大。由此可以，看出压电 复合材料相对于纯陶瓷具有一定的优势。
纯陶瓷与三种基体复合材料的机电耦合及声阻抗性能比较
Kt /% 纯陶瓷 聚合物基 37.79 61.91
Qm 27.67 22.07
f / kHz 15.9 22.87
Z / M rayl 35.32 19.20
水泥基
聚合物/水 泥基
57.97
63.13
14.24
10.16
44.43
49.96
21.55
二、1-3型水泥基压电复合材料的概念与 制备工艺
概念：1-3型压电复合材料是由一维连通的压电陶瓷 相平行排列于三维连通的水泥等基体中而形 成的压电复合材料。 制备工艺（切割-浇注法）
1-3型水泥基压电复合材料
三、1-3型水泥聚合物基压电复合材料的 提出
1.不同基体的压电复合材料比较
表1 纯陶瓷与两种基体复合材料的压电及介电性能比较
四、研究展望
（1）开发连接型 按压电陶瓷相和聚合物相在复合材料中 的分布状态，可将压电复合材料根据不同 的方式组合，开发新有特殊功能的复合材 料。 （2）开发压电器件 运用压电复合材料开发器件，例如水听 器、压电传感器、热释电传感器、非均匀 振动换能器等。
tan
1790 0.016 974 0.036

1400 0.319 795 0.069
比较可以看出：相对于聚合物和水泥基压电复合材料，聚合物/水泥基压 电复合材料的压电应变常数d33和压电电压常数g33均有所增大，而相对介电 常数ε r明显减小。可以说，在压电和介电方面，相比之下聚合物/水泥基 压电复合材料更具优点。
20.38
水泥基压电复合材料其声阻抗只有与土木工程的主体材料混凝土相匹配时 才能更好的应用在该领域，因此要不断的减小复合材料的声阻抗。由于聚 合物本身声阻抗较小，所以聚合物/水泥基压电复合材料的声阻抗介于聚 合物基压电复合材料和水泥基压电复合材料之间。
结论
水泥聚合物基压电复合材料克服了压电复 合材料与混凝土的相容性，其响应速快， 传感精度高，耐久性好，性能稳定。在水 泥中掺加聚合物可以增强水泥基体与压电 陶瓷的结合强度，提高1-3型水泥基压电复 合材料的柔韧性和整体性能，因此，添加 聚合物的1-3型聚合物/水泥基压电复合材料 必然会比1-3型水泥基压电复合材料更具有 实用价值。