1-3系壓電復(fù)合材料及水聲換能器研究.pdf

1、本文針對(duì)1-3系壓電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)組成、制備工藝、理論模型和諧振特性等進(jìn)行了全面、細(xì)致的研究，并用1-3-2型壓電陶瓷/聚合物復(fù)合材料制備了水聲換能器及基陣，測(cè)量了換能器的相關(guān)性能。 介紹了1-3系(1-3型和1-3-2型)壓電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和制備工藝，研究了利用切割-填充法制備1-3系壓電復(fù)合材料的工藝流程，確定了制備過程中的典型工藝條件。研究了磁控濺射法制備1-3系壓電復(fù)合材料電極的制備工藝，分析了兩種金屬(銅和銀)在復(fù)合材

2、料表面的沉積速率、兩種金屬電極的導(dǎo)電性能及附著力。 根據(jù)壓電材料各項(xiàng)性能的測(cè)量方法，測(cè)量了1-3型和1-3-2型兩種復(fù)合材料樣品的各項(xiàng)性能，并分析、比較了兩種復(fù)合材料的性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)研究了兩種復(fù)合材料樣品壓電、介電性能參數(shù)隨靜水壓力和垂向壓力的變化情況，以及復(fù)合材料的溫度穩(wěn)定性，結(jié)果顯示兩種材料均具有較好的壓力和溫度穩(wěn)定性。 將串并聯(lián)理論、均勻場(chǎng)理論、混合定律和1-3型壓電復(fù)合材料的研究結(jié)果用于1-3-2型復(fù)合材

3、料宏觀等效性能參數(shù)計(jì)算公式的推導(dǎo)，建立了1-3-2型壓電復(fù)合材料的宏觀等效性能理論模型，并將復(fù)合材料性能參數(shù)的理論計(jì)算與樣品的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較，對(duì)理論推導(dǎo)進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明復(fù)合材料性能的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 將方形薄片壓電晶體振動(dòng)模式的研究結(jié)果用于分析1-3系方形薄片壓電復(fù)合材料，得到影響1-3系方形復(fù)合材料薄片厚度振動(dòng)的主要干擾振動(dòng)是輪廓振動(dòng)模III。利用復(fù)合材料的等效性能參數(shù)的計(jì)算公式，得到了復(fù)合材料厚度伸縮和輪廓

4、伸縮模III諧振頻率的計(jì)算公式，通過理論和實(shí)驗(yàn)分析了復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)和外形尺寸對(duì)其諧振性能的影響，得到了具有較純厚度振動(dòng)模的方形薄片1-3-2型壓電復(fù)合材料的最佳厚寬比范圍，為壓電復(fù)合材料的研究和制備提供了理論參考。 利用1-3-2型壓電復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制作了諧振頻率在300kHz左右的平板式換能器及基陣。測(cè)量了換能器及陣的相關(guān)性能，得到了不同陣形的指向性。設(shè)計(jì)、研制了諧振頻率在72kHz的圓柱型1-3-2復(fù)合材料水聲換能器