NKN-LT-LS陶瓷纖維-環(huán)氧樹脂1-3型壓電復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、壓電復(fù)合材料在傳感器、制動器、換能器等很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而1-3型壓電纖維/聚合物因其兼有壓電陶瓷和聚合物優(yōu)點(diǎn)，具備較高的壓電常數(shù)和厚度機(jī)電耦合系數(shù)以及較低的介電常數(shù)，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)和聲阻抗，適合制備高靈敏度、寬帶、窄脈沖的換能器，是醫(yī)療超聲，水聲換能，無損檢測的理想材料。
　　 針對環(huán)境協(xié)調(diào)性和1-3型壓電復(fù)合材料在醫(yī)療超聲換能器上的應(yīng)用要求，采用塑性聚合物法制備NKN-LT-LS陶瓷纖維，通過排列-澆注法制備了1-3型壓

2、電復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了壓電陶瓷纖維體積含量及長徑比對壓電復(fù)合材料性能的影響，結(jié)合壓電復(fù)合材料的相關(guān)理論，獲得壓電復(fù)合材料性能變化的規(guī)律，主要工作和結(jié)論如下：
　　 1.使用塑性聚合物制備NKN-LT-LS無鉛壓電陶瓷纖維。在纖維的制備過程中研究了泥料的固含量和燒結(jié)溫度對陶瓷纖維的影響，通過對纖維密度、SEM、及鐵電性能測試結(jié)果的研究得出：陶瓷固含量為0.8571時，即粘結(jié)劑∶塑化劑∶陶瓷粉=4∶1∶30，燒結(jié)溫度為1100℃保溫

3、3h時陶瓷纖維各項(xiàng)性能最好，陶瓷纖維體積密度為4.39g/cm3，氣孔率0.00154，吸水率為0.00676，并以此作為制備1-3型壓電復(fù)合材料的原材料。
　　 2.實(shí)驗(yàn)選用環(huán)氧樹脂E-51作為基體相，采用排列-灌注法制備了不同體積含量的1-3型無鉛壓電復(fù)合材料。顯微分析表明，以順丁烯二酸酐為固化劑可獲得結(jié)構(gòu)致密、幾乎無氣孔的壓電復(fù)合材料。對壓電復(fù)合材料的極化工藝進(jìn)行研究得出NKN-LT-LS/Epoxy壓電復(fù)合材料的最佳極化

4、工藝：極化場強(qiáng)為2.5kV/mm，極化時間為25min，極化溫度為80℃。
　　 3.陶瓷纖維含量對壓電復(fù)合材料的影響很大。性能變化規(guī)律可歸納為：隨著陶瓷纖維含量的增加，1-3型NKN-LT-LS/Epoxy resin壓電復(fù)合材料的介電常數(shù)，聲阻抗，幾乎呈線性增長，壓電常數(shù)顯著增大，壓電電壓常數(shù)減小，材料的厚度機(jī)電耦合系數(shù)高于純陶瓷。
　　 4.研究了壓電陶瓷纖維的長徑比對1-3型無鉛壓電復(fù)合材料的影響。研究表明，隨著