0-3型压电复合材料的压电性能研究
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材料工程 x 9 ! ! 9年 :期
型压电复合材料的压电性能研究 ! " #
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T 根据 n 等人推出的公式 7 ! " #型压电复 G * G e ) a) 合材料的压电活性主要取决于陶瓷粉末的特性 P S u v w x 8 : " v < 8 9y # v < w # #t : :S # # 9 式中S 分别为压 电复合材 料 及 陶 瓷 的 压 电 7S # # # # 应变系数 7z为陶瓷体积分数 7w 7w : 9 为聚合物及陶瓷 的 介电系数 T 人们通过采用不同材料工艺 7 提高 ! " #
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型 压电复合材料的敏感性 7使 S 7 7 qS S p # # o及 p o o o在 不同程度上得到提高 T本工作通过实验总结了各个参 数对 S 的影响关系 T # #
{ 同种材料 7| } ~含量对压电复合材料性能 r ! s 的影响
采 用热扎挤压 成膜 法制备 的 . Q $" . lm n压 电 复 合材料 7 其性能参数如表 :所示 T
N 不同陶瓷材料 !$ % &含量对压电复合材料 性能的影响
采用热扎辊机制备的 ’ 压电复 Q / )* ’+ OP 7 ) < 7 , 将’ 合材料 4 ) 微粉掺入二氟和四氟乙烯的共聚物 ’
4 3 6 + Q / 中形成 6 ! 其性能参数如表 " OP 7 ) < 7 ,
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材料工程 [ L @ @ L年 C期
第二届中国先进陶瓷国际 研讨会简讯
谢蒙萌 7 万建国 8 南京航空航天大学智能材料与结构重点实验室 7 南京 9 : ! ! : ; < " 7CDE F " = > ?@& A B 6& A B / ) A B G , 8 7 $ % &H& 4I ) J, * K 6) * 2 @) 2 & * / ) 1 (L K 2 * G + 2 G * & ( 7E) : ! ! : ; 75 < E) A M / A BNA / O & * ( / 2 4, D& * , A ) G 2 / + (L D( 2 , A ) G 2 / + ( A M / A B9 % / A )
. * 3型 压 电 复 合 材 料 的 压 电 性 能 研 究
1 3 值 + 约为 /是压电陶瓷 ’ . . a ‘ ( ) 的最大优值 + 2 _ _ b1 \ 的 倍 1 . HQ c/ Z "
配方 !此时的复合材料具有较强的压电性能 !又有一 定的柔性 "
# 不同聚合物 !$ % &含量对压电复合材料性 能的影响
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环氧树脂 + 尼龙 + . /和 ’ . 1 . /压 ’ ( )* , ( )* ’ 01 电复合材料的压电常数 2 与’ ( ) 体积含量的关 系如 3 3
5 6 图 1所示 4 "
采用介电常数不同的 ’ 为1 和’ 1 + . . / ( )* d ( )* 为 分别与 复合 从图 中可以看出 -+ 1 ] . . / * . ! ! d , 当’ 1制 ( ) 体积含量相同时 ! 介电常数较小的 ’ ( )*
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摘要 P 总结讨论了 ! " #型压电复合材料的一般特点 7 从理论与实验上研究分析了 . Q $ 含量 R 聚合物类型 R 陶瓷粉末 与极化参数对压电系数 S 的影响 7 在一定程度上提供了提高 ! " #型压电复合材料的压电性能的途径 T # # 关键词 P 压电复合材料 U 压电系数 U 聚合物 U 陶瓷粉末 U 极化 中图分类号 P$ # W V 文献标识码 PD 文章编号 P: ! ! : " X # Y :8 9 ! ! 9 <! : " ! ! : 9 " ! #
\ 6 得的压电复合材料的 2 较大 4 " 3 3
图 - 不同陶瓷材料 ! 复合材料的压电系数 2 与’ ( ) 含量关系 3 3 : - ) 7 8 9 ; <= < > ? @ 8 A B C ; 8 DA E F A > G H<D < = I < B @ A E ’ ( )? B J D 8 < K A < > < I @ = 8 II A < E E 8 I 8 < B @ 2 @ ;J 8 E E < = < B @ ’ ( ) 3 3L8 图 1 不同聚合物下 ! 复合材料的压电系数 与’ 2 ( ) 含量关系 3 3 : 1 ) 7 8 9 ; <= < > ? @ 8 A B C ; 8 DA E F A > G H<D < = I < B @ A E ’ ( )? B J D 8 < K A < > < I @ = 8 II A < E E 8 I 8 < B @ 2 @ ;J 8 E E < = < B @ D A > M H< = 3 3L8
f 6 e 极化参数对压电复合材料性能的影响 4
可 以看出在同一 种 ’ ( ) 作为压 电 相 时 ! 以 尼 龙 为 基 体 的 复 合 材 料 的压电系数2 比以环氧 . 1 . ’ 01 3 3 * .为基体的复合材料高 " ,
将 ’ . Y! Z . Y! ( )的体积含量变化分别为 ] 室 Z \ Y! [ . Y 的压电复合材料在 1 1 . g 硅油中极化后 ! 温下放置 后 在 型准静态测量仪上测试压电 5 * ; ! ( h 系数 2 " 3 3 e : i 极化电场强度 j 的影响 极 化 电 场 强 度 j 的 影 响 如 图 3所 示 " 由 图 3可 见 ! 随 极化电场 j 的增加 ! 复 合 材 料 压 电 系 数 2 增 3 3 趋于饱和 !在实 加 !当电场强度超过一定限度时 !2 3 3 际应用中 !受材料击穿强度的限制 !存在最佳极化电 场j " k
可以看出 ’ 就越高 ! 所以 ’ ) 的质量分数越大 ! 2 )的 3 3 质 量分数对复合材料的压电性有重要 的 影 响 !’ )质 量分数为 . : [ ]的复合 材料 具有最 大的 静 水 压压 电 伏
C % 的影响 ! " # 极化时间 $ 极化时间 $ 的影响如图 %所示 & 由图 %可见 ’ 在 饱和电场 ( 随极化时间 $ )下 ’ 复 合 材 料 压 电 常 数 * + + 的增加而迅速增加 & 极化一定时间后 ’ 趋于平缓 ’ 保 * + + 持不变 &极化时间越长 ’极化效果越好 &但时间过长 时制品压电系数的提高贡献不大且生产效果不高 &
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随着 . Q $ 质量分 数的增 加 7 压 电 复 合 材 料 的 压 电 常数 R 介电常数增加 T 当. ! & Q $ 质量分数超过 W a2 时 7 压电复合材料的柔性变差 7无使用价值 T在实际 应用中 7 选用 . 为Y &< ! &( Y u &的 Q $ 质量分数 8 a2
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可以看出 ’ 就越高 ! 所以 ’ ) 的质量分数越大 ! 2 )的 3 3 质 量分数对复合材料的压电性有重要 的 影 响 !’ )质 量分数为 . : [ ]的复合 材料 具有最 大的 静 水 压压 电 伏
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