pzt基压电纤维%2f环氧树脂1-3复合材料结构及性能研究

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1、武汉理二[火学硕lj学位论文摘要1—3型压电纤维／聚合物复合材料兼具压电陶瓷的压电活性和聚合物的柔韧性，具有较高的压电应变常数和厚度机电耦合系数、低的机械品质因数和声阻抗，适合制作高灵敏度、宽带、窄脉冲的换能器，是医疗超声、无损探伤和水声换能器的理想材料。针对1．3型压电复合材料在医疗超声换能器上的应用要求，采用塑性聚合物方法分别制各了PZT5、PMnS—PZN和PBS压电纤维，通过排列浇注法制备了1—3压电复合材料，系统研究了复合材料中压电相的组成、排布方式和性能之间的相关性，探讨了不同组成及含量压电纤维对复合材料性能的影响，获得了压电相性能对复合材

2、料性能的影响规律。(1)采用塑性聚合物方法分别制备了直径为250I_tm的PZT5、PMnS．PZN和PBS压电纤维，分析了泥料中陶瓷固含量、烧结条件对纤维结构与性能的影响。当陶瓷固含量为86％H寸，可获得可塑性较好、有一定强度的压电纤维素坯。经过1190—1280℃处理2—6h，压电纤维的强度较高、结构致密、晶粒大小均匀。(2)压电纤维体积含量≠对复合材料的性能有较大影响。随着矿含量的增加，复合材料的介电常数s7几乎线性增加；剩余极化强度只显著增大；压电应变常数d，，随着≯的增加而增大：径向机电耦合系数k。比PZT5陶瓷的k。小，且砖>k。；机械品质

3、因数Q，远远小于PZT5纯陶瓷。声阻抗z随≯增大而增大，且均小于PZT5陶瓷。(3)不同压电相的1．3型压电复合材料的介电常数均比相应的陶瓷的介电常数小一个数量级，介电损耗都有少许增大。不同压电相的1—3型压电复合材料均具有较高的压电应变常数d，，和压电电压常数g，，，其机械品质因数绋都有不同程度的降低，声阻抗z约为相应陶瓷的1／3。压电复合材料的性能变化同压电纤维性能的变化规律相同，因此可通过改变压电相性能而改善复合材料的性能。关键词：1—3型陶瓷基／环氧树脂压电复合材料；换能器：压电性能；铁电性能；介电性能武汉理r大学坝}。学位论文ABSTRACT

4、1-3piezoelectriccompositescombinethehighpiezoelectricpropertiesofpiezoelectricceramicandtheflexibilityofpolymer．Thus1—3piezoelectriccompositeshavemoremerits，suchashigherpiezoelectricconstant，largerelectro-mechanicalcouplingcoefficient，lowermechanicalqualityfactorandsmalleracoust

5、icimpedance．Theyaresuitablefortransducerswithhighsensitivity，broadandnarrowpulse，whichhavebeenwidelyusedinmedicalultrasonic，non—destructivetestingandhydroacoustictransducers．Fortheapplicationsof1—3piezoelectriccompositestOmedicalultrasonictransducer，PZT5、PMnS-PZN&PBSfibersbased1

6、-3piezoelectriccompositeswerefabricatedbyVPP．Theinterrelationofcompositesamongpiezoelectricphases、arrangements＆propertieswerestudiedsystematically．Andtheeffectsofdifferentcompositionandvolumefractionofpiezoelectricfibersonthecompositespropertieswerediscussed．rI)PZT5、PMnS—PZN&PBS

7、ceramicfibers埘t11diametersof250pmwerefabricatedbyviscouspolymerprocessing．Theaffectsofceramicsolidcontentandsinteringconditiononfiberstructuresandpropertieswereanalyzed．Thegreenbodyofpiezoelectricfiberwithbetterplasticity&intensitycouldbegottenwhentheceramicsolidcontentwas85．71％

8、．Andhighintensity、compactstructure&uniformgrain