KNBT壓電纖維的制備與性能研究.pdf

1、壓電纖維不僅可作為壓電復(fù)合材料的功能相而廣泛用作傳感器和驅(qū)動(dòng)器，而且可直接應(yīng)用于微納米器件，實(shí)現(xiàn)換能器的微型化。它的出現(xiàn)，極大的擴(kuò)展了壓電材料的應(yīng)用范圍。
　　 Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)是一類具有較高壓電系數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)性能的無(wú)鉛壓電材料，可望成為PZT應(yīng)用的無(wú)鉛化替代物。利用課題組已研制成功的壓電性能較好的KNBT陶瓷組成，采用塑性聚合物方法制備壓電纖維，采用排列-澆注法制備壓電纖維復(fù)合材料。系統(tǒng)地研究了球磨時(shí)

2、間對(duì)粉料性能及纖維力學(xué)性能的影響，分析了陶瓷固含量對(duì)壓電纖維結(jié)構(gòu)的影響，研究了不同聚合物對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響，探討了纖維間距對(duì)叉指型電極復(fù)合材料鐵電性能影響。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　 1、研究了球磨時(shí)間對(duì)粉料粒度及比表面積的影響，分析了粉料顆粒度對(duì)纖維力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著球磨時(shí)間延長(zhǎng)，粉料粒度降低，比表面積增大，Zeta電位升高。粉料粒度對(duì)纖維力學(xué)性能產(chǎn)生大的影響，當(dāng)平均粒度0.37μm左右時(shí)，可獲得最大抗拉強(qiáng)度

3、的壓電纖維，其抗拉強(qiáng)度達(dá)40.01MPa。
　　 2、采用塑性聚合物方法制備了KNBT壓電纖維，研究了陶瓷固含量、燒結(jié)工藝和極化工藝對(duì)纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，陶瓷固含量為83％時(shí)，纖維結(jié)構(gòu)最致密。最佳燒結(jié)溫度為1130℃，保溫時(shí)間為2h，制備的KNBT纖維為完全的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)致密、晶粒大小均勻。最佳極化工藝參數(shù)為：極化時(shí)間20 min，極化溫度120℃，極化電壓3.5 kV/mm，單根纖維壓電常數(shù)d33達(dá)到69 p