PZN-PZT压电陶瓷及其PVDF压电复合材料的制备和性能
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复 合 材 料 学 报
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的综合性能优异的压电复合材料 0 它在传感器 @ 换能 器@ 驱 动器 和水 听 器 等 许 多 领 域 具 有 潜 力 巨 大 的 应 用前景 / 已经引起了人们极大的兴趣 0 尤其是 # $ %型 压电 复合材 料由 于 具 有 柔 软 性 @ 易于加工成型和制
李小兵 #等 =’ 78 9压电复合材料的制备和性能 / 65 ’ / ) 压电陶瓷及其 ’
收稿日期 !) # # " $ " # $ " + ,收修改稿日期 ! ) # # " $ " " $ ) % 基金项目 !国家自然科学基金资助项目 ( ’ # # + ) # # " * 作者介绍 !李小兵 男/ 博士 / 主要从事压电复合材料方面的研究 0 ( " + . * / 万方数据 田 莳( 男/ 教授 / 主要从事压电复合材料研究 0 " % & * /
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常用的压电陶瓷主要为一元或二元系压电陶瓷如 选择范 . 3 ’ ( ) * + ) * ’ ( / 0 + , 1 " 21 , 及其少量掺杂物等 # 围较窄# 宜进一 步 探 讨 多 元 系 压 电 陶 瓷 与 压 电 聚 合 物之间的复合 & 此外 # 由于 4 5 ,型压电复合材料中压 电 陶瓷相主要以 颗 粒 状 呈 弥 散 均 匀 分 布 # 其电场通 路的连通性较差 # 难以有效极化 # 复合材料的压电性 能普遍较低 # 有待于进一步提高 & 由于压电复合材料 尤其是压电陶瓷相 3 的性能密 的压电性能与各组份 . 切相关# 因此选 用 压 电 活 性 更 高 的 压 电 陶 瓷 粉 末 进 行 复合 # 应该可 以 有 效 地 提 高 压 电 复 合 材 料 的 压 电 性 能&我 们 采 用 固 相 烧 结 法 合 成 了 高 压 电 活 性 的 并与压电聚合物 ’ ’ / 65 ’ / ) 三元系陶瓷粉末 # 78 9 进 行 复 合# 制备了压电性能良好的 ’ : / 65 ’ / ) 并研究 了 ’ 5 ,型压电复合材料 # ’ 78 94 / 65 ’ / )质 量分数和极化电场等因素对该压电复合材料压电和 介电性能的影响 &
) # # )年 ) # # )
4 1 2 3 1 2 5压电陶瓷及其 1 6 7 8压电 复合材料的制备和性能
李小兵 / 田
摘
莳/ 李宏波
北京航空航天大学 材料科学与工程学院 /北京 " ( # # # & % *
要! 采用固相烧结法合成了 9 铌锌锆钛酸铅* 三元系压电陶瓷烧结块材和粉末/ 并采用 = @ : ;$ 9 : <( > ? A B C 等测试方法对其结构和性能进行了分析 0 D ’ 9 : ;$ 9 : < 常压烧结陶瓷具有优良的压电性能 / 9 : ;$ 9 : < 颗粒粒径在 # 颗粒形态不太规整 0采用溶液共混法将 9 制备了 9 E.F J G 之间 / : ;$ 9 : < 粒子均匀分散于 9 H? I基体中 / : ;$ 9 : < 极化电场等因素对该压电复合材料压电和介电性能 的 影 $ %型压电复合材料 0 研究了 9 : ;$ 9 : < 质量分数 @ 9 H? I# 响0 实验结果表明 / 选用压电活性更高的压电陶瓷粉末进行复合 / 可有效提高压电复合材料的压电性能 0 增加 9 : ;$ 提高极化电压均有利于复合材料压电性能的提高 0 9 : < 质量分数 @ 关键词 ! 9 ,固相烧结法 ,压电复合材料 ,溶液共混法 : ;$ 9 : < 中图分类号 ! < 文献标识码 !L % K
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天津津深科技开发 4 " b A B c则采用 D R@ T F测试仪 . 公司 3 直 接 测 量 &相 对 介 电 常 数 d 0通 过 下 式 求 得=
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K 结果与讨论
K < ; 压电陶瓷粉末的 i j k 分析 对’ 二次预烧粉和烧结粉进 / 65 ’ / )预 烧 粉行S 衍 射 测 试# 分 析 所 制 粉 末 的 结 晶 程 度晶体结 5 构及其纯度等 & 图 "是一次预烧粉 二次预烧粉和烧
; 实验部分
; < ; 压电陶瓷粉末的制备 选 择 如 下 配 方= . 3 ’ ( @ A / B 6( / 0 4 < > ? ? 4 < 4 , " : , $ : , 4 < , 4 < , C 按配比精确称量 ’ # ? ) * ( + @ A + / B +E 4 < , ,+ , , D $ , 放入球磨罐中用湿 $ ED # F + G + 6( + / 0 + ) * + $ $ $ ? $ $ 法球磨 " 烘干压片后在 I 使配 料 4H # ? 4J 预烧 $H # 之间的化学反应充分进行以合成钙钛矿主晶相 & 经 烘 干干 压 成 型# 在 粉碎过筛后再湿法球磨 $ DH # 一部分烧结试样进行抛光 锻 " $ ? 4J 保温烧结 $H & 烧银浆上电极等工艺 # 极化后进行性能测试 & 另一部 分 试 样则再次粉碎过筛 球磨 $ 烘 干后 备 用 # 并 DH # 进行了测试分析 & ; < K 压电复合材料的制备 实验中采用上海有机氟材料研究所生产的 聚偏 二 氟 乙 烯 3 作 为 聚 合 物 基 体# 加入适量 . ’ 78 9 丙 酮 作为溶剂将 该 聚 合 物 完 全 溶 解 # 然后掺入适当 质量的 ’ 充分搅拌均匀 &为了促进 / 65 ’ / ) 陶瓷粉 # 在 ’ / 65 ’ / )粉 末 在 ’ 78 9胶 状 液 中 的 均 匀 分 散 # 制 取 薄膜前用超 声波处理 "H & 对共 混 物进 行 适 当 加 热 处 理使之成 膜 # 然后在 " 的条件 L 4J$ 4M’ A 下 进 行 热 压# 从而制得 ’ : / 65 ’ / ) ’ 78 9复 合 材 料 薄 膜. 厚约 " ? 4N &用 较 稀 的 银 浆 在 试 样 两 面 均 O3 匀地涂成 电极后 #在硅油浴中进 行极化 #极 化温 度 为" 极化电场为 ? $ 4J# P$ ?M7: O#极 化 时间 为 万方数据 4 < ?H &
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