1-3系壓電復合材料及水聲換能器研究.pdf

1、本文針對1-3系壓電復合材料的結構組成、制備工藝、理論模型和諧振特性等進行了全面、細致的研究，并用1-3-2型壓電陶瓷/聚合物復合材料制備了水聲換能器及基陣，測量了換能器的相關性能。 介紹了1-3系(1-3型和1-3-2型)壓電復合材料的結構和制備工藝，研究了利用切割-填充法制備1-3系壓電復合材料的工藝流程，確定了制備過程中的典型工藝條件。研究了磁控濺射法制備1-3系壓電復合材料電極的制備工藝，分析了兩種金屬(銅和銀)在復合材

2、料表面的沉積速率、兩種金屬電極的導電性能及附著力。 根據壓電材料各項性能的測量方法，測量了1-3型和1-3-2型兩種復合材料樣品的各項性能，并分析、比較了兩種復合材料的性能與結構的關系。實驗研究了兩種復合材料樣品壓電、介電性能參數隨靜水壓力和垂向壓力的變化情況，以及復合材料的溫度穩(wěn)定性，結果顯示兩種材料均具有較好的壓力和溫度穩(wěn)定性。 將串并聯(lián)理論、均勻場理論、混合定律和1-3型壓電復合材料的研究結果用于1-3-2型復合材

3、料宏觀等效性能參數計算公式的推導，建立了1-3-2型壓電復合材料的宏觀等效性能理論模型，并將復合材料性能參數的理論計算與樣品的測量結果進行了比較，對理論推導進行了驗證，結果表明復合材料性能的計算值與實驗結果吻合較好。 將方形薄片壓電晶體振動模式的研究結果用于分析1-3系方形薄片壓電復合材料，得到影響1-3系方形復合材料薄片厚度振動的主要干擾振動是輪廓振動模III。利用復合材料的等效性能參數的計算公式，得到了復合材料厚度伸縮和輪廓

4、伸縮模III諧振頻率的計算公式，通過理論和實驗分析了復合材料的內部結構參數和外形尺寸對其諧振性能的影響，得到了具有較純厚度振動模的方形薄片1-3-2型壓電復合材料的最佳厚寬比范圍，為壓電復合材料的研究和制備提供了理論參考。 利用1-3-2型壓電復合材料設計、制作了諧振頻率在300kHz左右的平板式換能器及基陣。測量了換能器及陣的相關性能，得到了不同陣形的指向性。設計、研制了諧振頻率在72kHz的圓柱型1-3-2復合材料水聲換能器