1-3型压电复合材料研究进展

随着现代化、智能化技术的不断加强,智能材料的投入和使用推动了现代智能仪器的良性发展.作为压电传感器领域的核心元件,1-3型压电复合材料的出现优化了纯陶瓷类压电材料的性能,是当前一种具备高机电特性、高稳定性的功能材料,已被广泛应用于水声检测、无损探伤、医疗超声等技术领域.近年来,随着换能器对高频宽带、耐高温高压的技术需求...     

1-3-2型压电复合材料的研制

基于Newnhm复合材料串、并联理论,推导了计算1-3-2型压电复合材料的介电常数和压电常数的公式。经反复试验,研制了两批1-3-2型压电复合材料样品。测试结果表明,1-3-2型压电复合材料性能参数的理论计算值与实测结果相符．     

1—3型PZT／Polymer压电复合材料性能分析

通过实验分析了由压电陶瓷相PZT－H与聚合物相环氧树脂组成的1－3型压电复合材料其性能与两相材料的性能、PZT体积比、PZT细柱的纵横比及横向周围性的关系,并依据这些关系找到了满足医疗超声和无损检测要求的两相材料的最佳组成。     

0-3型压电复合材料的声学性能研究

以锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷微粉为填料，按一定的体积分数与PVC复合制得压电复合材料，经直流高压油浴处理后，用四传感器驻波管测量复合材料的声学性能。测试结果表明，在声频125-1600Hz的范围内，极化后的吸声性能增加，而隔声量在低频增加，在中高频(500Hz以上)降低。     

0-3型压电复合材料的电晕放电极化

金属单针电晕放电极化０—３型压电复合材料的工艺条件是：电晕放电电压Ｖ＝８．５ｋＶ，极化温度Ｔ＝１３０℃，极化时间ｔ≥４０ｍｉｎ。利用旋转电晕放电对大面积０—３型压电复合材料进行极化。结果表明：这种极化方法可达到普通油浴高压直接极化的效果，而且可以对大面积压电复合材料进行极化。对于７０μｍ厚的大面积０—３型压电复合材料，极化后，其压电系数ｄ３３值达到３５ｐＣ／Ｎ。     

压电陶瓷相体积分数对1-3型压电复合材料性能的影响

研究了１－３型压电复合材料的静水压压电性能、声学性能及机电性能与压电陶瓷相体积分数φ之间的关系。ＰＺＴ棒作为压电相,截面为正方形;环氧树脂作为衬底材料。静水压压电常数（ｄｈ和ｇｈ）、静水压灵敏值ｄｈ·ｇｈ、机电耦合系数ｋｔ、机械品质因数Ｑｍ值等都与压电陶瓷相的体积分数有关。     

1—3型压电陶瓷复合材料的研究

本文主要介绍１－３型压电陶瓷复合材料，并将它的主要性能与纯ＰＺＴ陶瓷材料进行了比较，找到了１－３型压电陶瓷复合材料的机电性能随ＰＺＴ陶瓷材料体积比变化的规律。     

方形1-3-2型压电复合材料薄片的谐振性能研究

通过理论和实验研究了水声换能器用方形1-3-2型压电复合材料薄片的结构参数(陶瓷体积分数和外形尺寸)对其谐振性能的影响。利用压电方程和均匀场理论得到了1-3-2型压电复合材料的各项等效性能参数,分析了复合材料结构参数对谐振性能的影响。制备了陶瓷体积分数和外形尺寸不同的两组1-3-2型压电复合材料样品,测量得到复合材料谐振频率随陶瓷体积分数和外形尺寸的变化数据。结果表明,当1-3-2型复合材料中陶瓷基底的体积百分比小于30%,1-3复合材料部分中陶瓷柱体积分数在30%~80%,且复合材料总体厚宽比小于阈值(这个阈值随陶瓷体积分数变化)时,其厚度谐振性能较好。另外,将实验结果与理论计算进行了比较,两者符合较好,验证了理论公式的正确性。     

1-1-3型压电复合材料的水声换能器研究

应用切割灌注法制备了1 1 3型压电复合材料,并对其电学性能进行了测试。1 1 3型压电复合材料通过在压电晶柱间引入2种具有不同杨氏模量的聚合物,提高复合材料整体的机电耦合系数。经测试,其机电耦合系数达0.65。以此材料为基础制备了谐振频率为110 kHz的水声换能器,并研究了匹配层对1 1 3型压电复合材料换能器性能的影响。通过对比发现,当换能器具有匹配层结构时,可产生共振效应,能有效提高换能器的发射电压响应及接收灵敏度。     

PbTiO3—F24压电复合材料的研究

采用ＰｂＴｉＯ３陶瓷微粉和氟树脂Ｆ２４制备压电复合材料，研究了ＰｂＴｉＯ３－Ｆ２４复合材料配方和工艺，测试和分析了该材料的物理性能和压电性能。     

0-3型压电复合材料圆柱形水听器

使用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料研制出一种圆柱形水听器,对水听器的结构、材料以及灵敏度进行了理论分析,测量了水听器样品灵敏度随频率的变化曲线。研究结果表明,利用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料可制作出灵敏度高达-202.3 dB ref.1V/μPa的水听器,静态电容量较大,制作工艺简单,实际测量值和理论计算值很相近。     

有限元法分析1-3型压电复合材料换能器

1-3型压电复合材料圆柱型换能器由薄片状1-3型压电复合材料沿金属薄壁圆管周期排列粘贴而成。根据换能器实际结构和1-3型压电复合材料等效参数模型,利用有限元法在ANSYS中分别建立了两种仿真模型。为验证等效参数模型的可靠性,实验通过改变模型结构尺寸,使换能器内半径从20mm变化到50mm,每5mm作为一个数据点进行建模。仿真计算相同结构尺寸下两种模型的径向振动频率,比较显示两种模型仿真结果接近,平均相对误差仅2.3%。因此,可利用模型II代替模型I对1-3型压电复合材料圆柱型换能器进行仿真分析,从而简化建模和计算。在此基础上,利用模型II分别模拟了该种换能器在空气和水中径向振动频率附近的导纳、发射电压响应和接收电压灵敏度等性能。     

制备工艺对0-3型压电复合材料的d33的影响

采用固化、热压、冷压工艺制备0-3型PZNN／PVDF压电复合材料，用准静态压电测试仪测试了压电复合材料的压电应变常数d33,通过对以上三种制备工艺的对比，结果表明：在无机和有机压电材料的体积比大于70％时，冷压工艺优于固化和热压工艺，在它们的体积比小于70％时，热压工艺优于冷压和固化工艺。     

PVDF压电复合材料及其应用的研究进展

对聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的工作原理及其在传感器领域的优势进行了简单阐述,重点从PVDF材料的压电性能和介电性能的改进方向进行了分析,主要包括材料掺杂和工艺优化。总结和分析了国内外研究中PVDF掺杂无机压电材料、金属及其氧化物、碳基材料来改善薄膜性能的工作原理和优势,并对工艺研究中的静电纺丝技术、电流体动力拉拔技术、挤压铸造工艺进行了简单评述。总结了近年来PVDF压电复合材料在传感器领域的研究进展,及其在可穿戴设备、声波传感器和人机交互等领域的应用,最后对PVDF材料的发展方向进行了总结和展望。     

形状参数对1-3型压电复合材料性能的影响

研究了１－３型压电复合材料的静水压压电性能及声学性能,机电性能与厚度之间的关系。ＰＺＴ棒作为压电相,截面为正方形,环氧树脂作为衬底材料,压电陶瓷的体积百分比为５％左右。静水压压电常数,静水压灵敏值,机电耦合系等都与压电陶瓷棒的宽厚比有关。     

1-3型压电复合材料设计分析

1-3复合材料作为敏感元件已经被广为研究,但作为一种激励元件的研究极为有限。利用有限元原理研究一种1-3型压电复合材料。这种材料中,PZT-5H压电陶瓷作为单元支梁,聚合物作为这种压电陶瓷周围的填充基体。通过改变PZT-5H在这种材料中的体积比率,再经过谐响应分析,可以得到一种具有最高的机电耦合特性的结构。为了简化有限元建模的复杂程度和缩短计算时间,将这种1-3型复合材料等价为单一相的材料,并加以验证。这种新型的1-3型压电复合材料作为前沿技术可以用在半导体封装领域键合机的换能器上。     

粉体制备对0-3型复合材料压电性能的影响

以氧氯化锆、二氧化钛、醋酸铅为原料,用固相合成法制备出锆钛酸铅粉体。部分粉体经压片后烧结成陶瓷片,再经机械粉碎成粉;将两种粉体分别以一定比例与聚偏二氟乙烯(PVDF)进行复合,所得材料经极化后可得复合压电材料。材料的压电性能测试表明:使用直接合成的陶瓷粉体制备的复合材料的性能远优于用陶瓷片粉碎后所得的复合材料。     

低声阻抗0-3型PZT/PT/PVDF压电复合材料的研制

压电陶瓷材料的高声阻抗制约着其在水听器和超声成像方面的应用。为了对压电陶瓷材料的声阻抗和声速进行调节,本研究以聚偏氟乙烯(PVDF)及钛酸铅(PT)和锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷粉体为原料,经过流延、热压等工艺制得了4种含有不同量PT及PZT的0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料。研究了所制压电复合材料的声学、压电和介电性能。结果表明:所制压电复合材料的声阻抗均小于140 MPa.s/m,最优压电应变常数d33达43 pC/N,相对介电常数为185～210,介质损耗约为2×10–2。     

压电复合材料

简述了压电复合材料的发展历程，对具有不同连通性的压电复合材料的结构，水声性能进行了综述，介绍了当前压电复合材料研究中的热点问题－制备大面积，小尺度的压电复合材料及最新进展－－利用横向压电效应模式的压电复合材料。     

压电复合材料在水声,电声方面的应用

压电复合材料在水声、电声方面的应用北京信息工程学院王丽坤，张福学西安交通大学邹小平１引言压电复合材料由压电陶瓷和高分子聚合物或橡胶复合而成，既具有陶瓷的强压电效应，又具有有机材料的柔软性，阻抗易于与空气、皮肤、水匹配。它可将压力信号转换为电信号输出，...