聚合物-壓電陶瓷復合材料的制備和性能表征.pdf

1、有機/無機壓電復合材料是一種多相材料，它是由壓電陶瓷和高分子聚合物通過復合工藝構成的一種新型功能材料。這種材料兼具兩相材料的優(yōu)點：與傳統(tǒng)的壓電陶瓷相比，具有良好的柔順性和機械加工性能，由于密度和聲速都降低，故聲阻抗小，易與空氣、水及生物組織實現(xiàn)聲阻抗匹配；加之其介電常數(shù)也降低，故水聲優(yōu)值、壓電電壓系數(shù)增加，提高了換能器和探測器的靈敏度。與壓電聚合物相比，具有較高的壓電常數(shù)和機電耦合系數(shù)。壓電復合材料通過復合效應，還能使其具有原組分材料所

2、不具有的性能。壓電復合材料的性能由組成相的性能及空間結構決定，因此可控性強，能夠滿足不同的應用要求，如水聲、電聲、超聲換能器及傳感器等。
　　 本文根據(jù)復合材料的復合效應(加合性、乘積性和組合性)原理，在總結壓電復合材料研究現(xiàn)狀的基礎上，針對其在水聲領域的應用，以PZT多孔陶瓷為基體，聚合物作為第二相添加物，采用原位復合法制備聚合物/PZT復合材料。通過X射線衍射分析儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜分析(FTIR)等分

3、析測試技術對樣品的斷面形貌和物相結構進行了表征。并系統(tǒng)地研究了壓電陶瓷相體積含量、聚合物相對復合材料的壓電、介電和鐵電性能影響。
　　 采用造孔劑燃燒法制備了PZT多孔陶瓷基體，造孔劑的燃燒在陶瓷基體中形成開放性孔隙結構。當造孔劑含量的增加時，PZT多孔陶瓷基體的孔隙率增大，體積密度降低。隨著燒結溫度的升高，PZT多孔陶瓷基體的孔隙率下降，體積密度增加。
　　 在上述基礎上，以多孔陶瓷為無機骨架相，以兩種聚合物為性能調控

4、相，采用原位聚合法制備聚合物/PZT壓電復合材料。測試了復合材料的介電、壓電性能，測試結果表明，聚合物對復合材料的介電、壓電性能有較大影響。PMMA體系復合材料的介電常數(shù)高于PS體系的介電常數(shù)，PS體系復合材料的介電損耗低于PMMA體系。隨著陶瓷含量的增大，聚合物/PZT壓電復合材料的介電、壓電和鐵電性能都呈現(xiàn)非線性增大。對于PS/PZT復合材料，當PZT體積含量為63％時，ε=341，tanδ=0.015，d33=150pC/N。復合