PVDF-Terfenol-D-PZT磁電復(fù)合材料性能研究.pdf

1、磁電復(fù)合材料以其在磁電探測(cè)器、微波等領(lǐng)域的實(shí)用潛力，引起了越來越多科研工作者的關(guān)注。本文以有機(jī)物聚偏氟乙烯(PVDF)為基體，分別借助于超磁致伸縮材料Tb-Dy-Fe合金(Terfenol-D)和壓電材料鋯鈦酸鉛(PZT)為鐵磁填充材料和壓電填充材料，制備了不同組成與結(jié)構(gòu)的PVDF/Terfenol-D/PZT磁電復(fù)合材料，并研究了相關(guān)性能。
　　首先制備了PVDF/Terfenol-D/PZT三相磁電復(fù)合材料，固定PVDF與PZ

2、T的體積比為3:7，研究不同Terfenol-D含量對(duì)磁電復(fù)合材料性能的影響，得到Terfenol-D的最佳含量。結(jié)果顯示，三相磁電復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)隨Terfenol-D含量的增加而增大，隨頻率增加而減小；介電損耗隨頻率變化在約85KHz處發(fā)生機(jī)電耦合共振；三相磁電復(fù)合材料的壓電常數(shù)和磁電耦合系數(shù)都隨Terfenol-D含量的增大而先增大后減小，在Terfenol-D含量為3vol％時(shí)：壓電常數(shù)d33為28.9pC·N-1、磁電耦

3、合系數(shù)為16mV·cm-1·Oe-1。
　　由于Terfenol-D不僅磁致伸縮系數(shù)大，而且電導(dǎo)率也大，因此制備了上、下層均為PVDF和Terfenol-D（PVDF/Terfenol-D層），中間層是PVDF、Terfenol-D和 PZT（PVDF/Terfenol-D/PZT層）的層狀結(jié)構(gòu)材料。研究PVDF/Terfenol-D/PZT層Terfenol-D的含量對(duì)層狀結(jié)構(gòu)磁電復(fù)合材料介電、壓電和磁電性能的影響。結(jié)果表明，層

4、狀結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合材料相對(duì)介電常數(shù)隨Terfenol-D含量的增加而增大，相對(duì)介電常數(shù)和介電損耗在680KHz處均發(fā)生了諧振，在此頻率處，機(jī)電耦合性能最強(qiáng)；在PVDF/Terfenol-D/PZT層Terfenol-D含量為2vol％時(shí)，其壓電常數(shù)d33最大，為34.1 pC·N-1；在PVDF/Terfenol-D/PZT層Terfenol-D含量為4vol％時(shí)，磁電耦合系數(shù)最大，為890 mV·c m-1·Oe-1。
　　制備了

5、上、下層均為PVDF/Terfenol-D，中間層為PVDF/Terfenol-D/PZT的層狀結(jié)構(gòu)磁電復(fù)合材料，通過改變PVDF/Terfenol-D/PZT層與PVDF/Terfenol-D層的厚度，來解決磁電復(fù)合材料中Terfenol-D含量少、磁電性能差的問題。研究了不同層厚比(PVDF/Terfenol-D/PZT層厚度與樣品總厚度比值)對(duì)層狀結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合材料相關(guān)電性能的影響。結(jié)果顯示，層狀結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)隨