3-1型多孔鋯鈦酸鉛陶瓷的制備及性能表征.pdf

1、多孔鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷是一種重要的壓電復(fù)合材料,通過空氣相的引入,克服了致密PZT陶瓷靈敏度低、聲阻抗匹配性差等缺點(diǎn),使得PZT陶瓷廣泛應(yīng)用于水聲換能器領(lǐng)域。本文采用海藻酸鈉凝膠法(自擴(kuò)散法),制備出了內(nèi)部具有高度定向微米級孔道的3-1型多孔PZT陶瓷,為多孔PZT陶瓷的制備提供了新的思路和方法。主要研究結(jié)果如下:
　　本實(shí)驗(yàn)所制備的3-1型多孔PZT陶瓷具有優(yōu)于其他制備方法的直通孔結(jié)構(gòu)。最高氣孔率為64.8％,為典型的蜂窩狀

2、壓電陶瓷;最大靜水壓優(yōu)值為8917×10-15 Pa-1,是致密壓電陶瓷的100多倍;最低聲阻抗為1.95 MRayls,十分接近水(1.5 MRayls)和生物組織(1-2 MRayls)的聲阻抗值。
　　研究表明,CaO含量對多孔PZT陶瓷的電學(xué)性能具有很大的影響。添加少量的CaO可以有效的提高多孔PZT陶瓷的維氏硬度,從而增強(qiáng)其機(jī)械性能。燒結(jié)溫度的提高促進(jìn)了晶粒長大和無壓電活性空氣相的減少,增大了多孔壓電陶瓷的縱向壓電系數(shù)

3、d33,但是其相對介電常數(shù)εr的增大更為明顯,因而燒結(jié)溫度的提高不利于壓電陶瓷電學(xué)性能的提高,確定1150℃為樣品的最佳燒結(jié)溫度。
　　固含量和海藻酸鈉含量的增大均提升了漿料的粘度,增大了Ca2+的滲透阻力,從而降低了交聯(lián)反應(yīng)速率。交聯(lián)溫度的升高則影響了海藻酸鈉分子的物理性能,對交聯(lián)反應(yīng)起到了重要的影響。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)固含量為5-15 wt％,海藻酸鈉濃度為2 wt％,滲透溫度為20℃時(shí)最有利于交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行,此時(shí)形成的多孔PZT陶