聚乙烯醇缩丁醛磁电复合材料电性能的研究

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1、摘要本文在查阅国内外有关磁电复合材料的文献的基础上，以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为基体材料，利用稀土合金Terfenol-D的磁致伸缩性能和压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)的压电性能，制备了一系列磁电复合材料，研究了影响复合材料的介电、压电以及磁电性能的因素。为聚合物基磁电复合材料的研究和应用提供依据。通过简单混合方法制备了PVB／PZT复合材料，测试了复合材料的介电和压电性能，确定了磁电复合材料中PVB的最佳含量。结果表明，随着PVB体积含量加。的增加，复合材料的介电和压电性能降低：在加B为O．15时，SEM图显示复合材料结构致密，表明PVB具有良好的粘结性能。此时，复合材料的介电常数和

2、压电常数都达到最大值，分别为150和4劢C／N；当加B超过0．5后，复合材料的介电和压电性能急剧降低。为进一步提高复合材料的综合性能，在PVB／PZT复合材料中添加少量的炭黑制备了PVB／PZT／炭黑复合材料。性能测试结果表明：少量的炭黑的加入，促进了压电陶瓷相的极化，从而提高了复合材料的介电和压电性能，特别是材料的压电性能有明显的提高。当‰为O．2~0．3时，复合材料的综合性能较好，因此在制备磁电复合材料时，确定，ⅣB为0．3。利用PVB优良的粘结性能和Terfen01．D的磁致伸缩效应以及PZT的压电效应制备了PVB／PzT佃crf醯01．D三相磁电复合材料，其中Terfen0

3、1．D的体积含量^咖0I_D在O．01～0．06之问变化。性能测试结果显示：随着艋kD的增加，复合材料的介电性能和压电性能增大：三相复合材料的磁电转换系数(dE／dH)，，随疗c廊101．D增加而增大，在45000e、100kHz、艋1-D为0．04时，复合材料的磁电转换系数(dE／dH)，，达到最大值720mV／cm．Oe。当^晌。。I-D超过O．04之后，复合材料极化困难，压电性能较低，影响了复合材料的磁电性能。制备了PvB伊zT脚fcn01．D层状复合材料，以克服三相复合材料存在的Terfen01．D含量低，磁电性能不高的问题，并研究了层状复合材料的介电、压电以及磁电性能。结

4、果表明：层状复合材料有效提高了Terfen01．D的含量，复合材料的磁电性能提高；层状复合材料(dE，d日)，，的最大值出现在PVB／Terfenol-D层厚度为o．5mm(疗蜘。hD为0．17)时，磁场强度为45000e、频率110kHz时测定其磁电转换系数(de／an)，，达到1800mV／cm．Oe。复合材料综合电性能优良。关键词：PVB；复合材料：介电性能；压电性能：磁电转换系数Abs仃actThemagnetoelectriccompositeshavereceivedcontinuousattentionduetotheirmultifunctionalityandim

5、portantapplicationintransducers，actuatorsandothersensors．Inthispaper，three-phasemagnetoelectriccompositesandlaminatema目aetoelectriccompositesconsistingofpolyvinyl-butyral(PVB)，Th-Dy-Fealloy(Terfenol—D)，andleadzirconatetitanates(PZT)，preparedbyusingameltblendingandhot-moldingtechnique．necomposi

6、tesarebasedonthesimplecombinationofTerfenol-DandPZTparticleswhicharemixedandembeddedinthepolymermatrix，andonthesimplerealizationofcouplinginteractionbetweenmagnetostrictionandpiezoelectricity．Andthedielectricproperties，piezoelectricpropertiesandmagnetoelectriceffectofcompositeswerewellresearch

7、ed．111ePVB／PZTcompositeswerepreparedtoconfirmtheoptimizedvolumefractionofPVBinmagnetoelectriccomposites．Thedielectricandpiezoelectficmeasl．n'ementresultsshowthattheeffectivedielectricconstantandpiezoelectricconstantwerefoundtodecreasewi