knbt陶瓷纤维环氧树脂13复合材料的制备及性能研究

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1、武汉瑗T人学颈七学位沦文摘要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，其有较高的压电藏变常数和厚度机电耦合系数、低的机械晶质因数鄹声隘抗，适合制作高灵敏度、宽带、窄脉冲的换能器，是医疗超声、无损探测和水声换能器的理想材料。针对环境协调性帮l一3型压电复合材料在医疗超声换能器上鲍应震和要求，采用塑性聚合物方法制备了KNBT艇电纤维，通过排列．浇注法铡备了l-3型压电复合材料，系统研究了复合材料中压电相的排布方式和性能之间的相关性，探讨了纤维含量及长径比对复合材料性能的影响，获得压电复合材料性

2、能变化规律。具体工作及结沧如下：1、采用塑性聚合物方法制备了KNBT压电纤维，分析了泥料的固含量和烧成条件对纤维结构与性能的影响。结果表明，当陶瓷固含量为83．3wt％时，可获得日l’颦性较好、有一定强度的压电纤维素坯。经过l100。C处矮2h，KNBT纤维的结构致密、晶粒大小均匀，吸水率w。、显气孔率兄和体积密度P。分别为0．45％、0．46％和5．949．cm-3，抗拉伸强度可达20．52MPa。2、采用排列．浇注法制备了1．3型』玉电复合材料，对复合材料的固化工艺零l极化条件进行了研究。结果表明，环氧树精基体：固

3、化荆：塑性嗣：促进刘(质量百分比)=100：85：5：0．3，固化温度为160。C时，固化效果较好。极化电场强度为3kV．mm一，极化时间为30min，极化温度为80"C时，复合材料有较好的介电和压电性能。3、纤维体积含量对l一3型压电复合材料的性镌有较大影响，随着纤维体积含量①的增加，1—3型压电复合材料的介电常数￡r线性增加，剩余极化强度B和居}乜常数d、、显著增大，当①=85％时，剩余极化强度P，=29．40灶C．cm～；压电常数石=74pC。N～。4、纤维长释比例对l一3型骶电复合材料的各项性能均产生入的影响。

4、随t／d的增：fJu，介电常数8r和介电损耗tan6均减小。压电应变常数d，，和压电电压系数g，，均随着t凡的增加丽增大，且933比KNBT陶瓷大。关键词：塑性聚合物方法，压电复合材料，压电性能，铁电性能，介电性能ABSTRACT1-3piezoelectriccompositescombmethehighpiezoelectricpropertiesofpiezoelectricceramicandtheflexibilityofpolymer．Thus1-3piezoelectriccompositeshavemo

5、remerits，suchashigherpiezoelectricconstant，largerelectro—mechanicalcouplingcoefficient，lowermechanicalqualityfactorandsmallefacousticimpedance．Theyaresuitablefortransducerswithhighsensitivity,broadandnarrowpulse，whichhavebeenwidelyusedinmedicalultrasonic，non—des

6、tructivetestingandacoustictransducers．Fortheenvironmentalharmonyandapplicationsof1-3piezoelectriccompositestomedicalultrasonictransducer．KNBTpiezoelectricfiberswerefabricatedbvVISCOtlSpolymerprocessing(VPp)and1-3typepiezoelectriccompositeswerepreparedbyarrangeme

7、nt-pouringmethod．Theinterrelationofcompositesamongarrangementsandpropertieswerestudiedsystematically，Andtheeffectsofdifferentcompositionandvolumefractionofpiezoelectricfibersonthecompositespropertieswerediscussed．Theconcreteworkandconclusionsasfollows．1、KNBTcera

8、micfiberswerefabricatedbyviscouspolymerprocessing(VPP)，TheaffectsoforganicCOlatentandsinteringconditiononfiberstructuresandpropertieswereanalyzed．Theresultsshowthatso