螺旋形無鉛壓電復(fù)合材料BCZT-epoxy的制備與性能研究.pdf

1、壓電復(fù)合材料以其同時具備壓電陶瓷和高分子聚合物的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測、水聲換能器等領(lǐng)域。本實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新性的提出了一種新型的螺旋形壓電復(fù)合材料，本文采用軋膜-卷曲成型的工藝成功制備出無鉛螺旋形壓電復(fù)合材料BCZT/epoxy，簡化工藝的同時，獲得了性能優(yōu)良的壓電復(fù)合材料。本文系統(tǒng)分析了該種類型復(fù)合材料制備工藝中的燒結(jié)溫度、表面處理、復(fù)合工藝、極化工藝、陶瓷相體積分?jǐn)?shù)和陶瓷相寬厚比Lw/Lt等多種因素對壓電復(fù)合材料性能的影響，了解掌握

2、原理的同時，總結(jié)出最佳的工藝參數(shù)，優(yōu)化復(fù)合材料的各項性能。
　　試驗(yàn)中通過改變成型中共卷的陶瓷生坯條的層數(shù)成功制備出不同體積分?jǐn)?shù)的螺旋形壓電復(fù)合材料，通過實(shí)驗(yàn)得到其最佳制備工藝流程為：1450℃半埋燒燒結(jié)方式；極化工藝為30℃條件下在2400V/mm場強(qiáng)下極化15min；表面處理方式為10％的硅烷偶聯(lián)劑浸泡處理12h；復(fù)合工藝為環(huán)氧樹脂和固化劑質(zhì)量比7:1，常溫固化。在以上制備工藝條件下，螺旋形壓電復(fù)合材料在陶瓷相體積分?jǐn)?shù)為20%

3、時具備最大的靜水壓電常數(shù)dh為286pC/N和最佳的優(yōu)值FOM為56.9×10-12m2/N；陶瓷相體積分?jǐn)?shù)為30%時，復(fù)合材料取得最大厚度方向機(jī)電耦合系數(shù)Kt為47.6%；壓電復(fù)合材料的聲阻抗 Z和相對介電常數(shù)都隨體積分?jǐn)?shù)的增大而增大。環(huán)氧樹脂的加入也提高了壓電復(fù)合材料的居里溫度，陶瓷相體積分?jǐn)?shù)越小，居里溫度越高，壓電復(fù)合材料介電性能的溫度穩(wěn)定性也越高?？梢酝ㄟ^改變陶瓷相體積分?jǐn)?shù)來制得所需要的螺旋形壓電復(fù)合材料。陶瓷相高寬比Lw/Lt