0.08Pb(Fe1/3Sb2/3)O3-yPbTiO3-(1-0.08-y)PbZrO3压电陶瓷性能研究

合成了钙钛矿结构的0.08Pb(Fe1/3 Sb2/3)O3-yPb-TiO3-(1-0.08-y)PbZrO3三元系压电陶瓷材料,测量并计算了不同y值时的压电常数(d33)、机电耦合系数kp、k33)、机械品质因数(Qm)以及极化前后的介电常数(εT33/ε0),对实验现象进行了简单的讨论,得出一些有益的结论;实验结果表明当选取合适的y值时可以获得压电性能良好的压电材料,如y=0.45时材料的平面机电耦合系数kp、纵向机电耦合系数k33和压电常数d33分别达到0.64×10-12C/N、0.72×10-12C/N和365×10-12C/N.     

石墨改性0-3型PZT/PVDF复合材料电学性能研究

运用热压成型工艺制备了0-3型0．5PZT／xC／(0．5-x)PVDF(x=0．002～0．016)压电复合材料，研究了复合材料的极化、压电和介电性能。结果表明：适量石墨的加入，可以明显提高复合材料的极化性能。随着石墨含量的增加，复合材料的压电系数、机电耦合系数升高，机械品质因数降低；当石墨含量x=0．008时，三者都达到极值。复合材料的介电常数和损耗随着石墨含量的增大而上升。     

LiTaO3掺杂对K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了LiTaO3掺杂的K0.5Na0.5NbO3基无铅压电陶瓷(记为KNN xLT,x=0～8%(摩尔分数)),并研究了陶瓷的晶相、显微结构和压电、铁电等性能.研究结果表明,KNN xLT陶瓷的正交相-四方相准同型相界(MPB)位于4%＜x＜6%处.随着LiTaO3含量的增加,陶瓷的正交→四方结构相变温度(TO-T)向低温方向移动,而四方→立方结构相变温度(Tc)向高温方向移动.陶瓷的压电常数d33和机电耦合系数kp随LiTaO3含量的增加均先增大后减小,而剩余极化强度Pr则随之逐渐减小,矫顽场Ec逐渐增大.当x=6%时,陶瓷具有较好的压电和铁电性能:d33=190pC/N,kp=40.0%,Pr=22.0μC/cm2,Ec=1.78kV/mm,Tc=440℃.该体系陶瓷具有较高的压电常数和比较大的平面机电耦合系数,是一种应用前景良好的压电铁电材料.     

Ba,Sr掺杂对K0.47Na0.47Li0.06NbO3基无铅压电陶瓷结构、介电及压电性能的影响

采用传统的固态反应法制备了(K0.47Na0.47 Li0.06 )1-x(Ba0.5Sr0.5)xNbO3无铅压电陶瓷,研究了Ba,Sr掺杂对K0.47Na0.47Li0.06NbO3陶瓷的晶体结构、电畴结构、介电及压电性能的影响.随着Ba,Sr掺杂量的增加,陶瓷样品逐渐由正交相向四方相转变,同时居里温度(Tc)降低,剩余极化率(Pr)、矫顽场(Ec)、介电常数(εr)增加;压电常数(d33)、机电耦合系数(kp)先增加后减小.x=0.5％时陶瓷的压电常数d33达到221 pC/N,机电耦合系数kp为43.1％.     

炭黑改性PZN-PZT/PVDF压电复合材料的制备与性能

将导电炭黑掺杂的聚偏氟乙烯(PVDF)与铌锌锆钛酸铅(PZN-PZT)陶瓷粉体复合,制备0-3型压电复合材料,研究了炭黑添加量对压电复合材料电性能的影响.结果表明,适量的导电炭黑可以明显提高复合材料的极化和压电性能.当炭黑含量为0.3%时,压电复合材料的综合性能最佳,剩余极化强度Pr达到5.37μC·cm-2,矫顽场Ec为57kV·cm-1,介电常数εr为177.2,压电常数d33达到39.7pC/N.     

CeO2改性压电陶瓷（Bi0．515Na0．5）0．94（Ba0．8Sr0．2）0．06TiO3备及性能研究的制

实验采用传统陶瓷工艺技术制备无铅压电陶瓷（Bi0．515Na0．5）0．94（Ba0．8Sr0．2）0．06TiO3-x（w％）CeO2（缩写为：BNBST—x）。研究表明：掺杂CeO2的BNBST—x系压电陶瓷,极化电压为4．5kV／mm、极化温度为70℃、极化时间为40min是合适的极化条件,且在CeO2的掺杂含量为0．2wt％时,陶瓷性能最佳,其中压电常数d33=91pC／N、平面机电耦合系数kp=31％、介电常数εr=1666、介质损耗tanδ=0．042、居里温度Tc=338℃。     

0-3型陶瓷/聚合物压电复合材料的压电性能研究

采用溶液共混法和热压法分别制备了PZN-PZT/PI、PZN-PZT/PVDF 0-3型压电复合材料,所得材料具有较高的压电常数和良好的可柔性加工性能。并研究分析了无机压电陶瓷种类、含量,压电聚合物类型、制备工艺与极化参数对压电系数d₃₃的影响,在一定程度上提供了提高0-3型聚合物/陶瓷压电复合材料的压电性能的途径。      

0-3型PZN-PZT/PVDF压电复合材料的制备工艺条件优化

采用固相法合成了性能良好的PZN-PZT陶瓷粉体.将压电陶瓷粉体分散于PVDF基体中,制备了0-3型PZN-PZT/PVDF压电复合材料.研究了复合材料的复合工艺、极化参数与压电陶瓷的含量对复合材料压电性能的影响.结果表明,溶液混合工艺较好,且当极化电场强度为6kV·mm-1、温度为110℃进行极化20min时,陶瓷粉体质量分数为90%的复合材料的压电性能最好,压电常数d33值达35.9 pC·N-1.     

(K_(0.5)Na_(0.5))_(0.94-2x)Li_(0.06)Sr_xNb_(0.98)Sb_(0.02)O_3无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.5Na0.5)0.94-2xLi0.06SrxNb0.98Sb0.02O3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征.研究结果表明:制备的KNLSN-Srx陶瓷为单一的具有四方相的钙钛矿结构,SEM照片中可以看出材料的平均晶粒尺寸随着Sr掺入量的增加逐渐变大,陶瓷的烧结温度随Sr掺入量的增加而升高,Li,Sr和Sb掺杂(K0.5Na0.5)NbO3后,材料的压电系数d33、平面机电耦合系数kp得到提高,同时介电损耗tanδ和机械品质因子Qm降低,Sr掺入量在2mol%时各项性能最佳(d33=130pC/N,kp=34.5%,tanδ=4.2%).     

（Bi0．5Na0．5）1-χ（BaaSrb）χTiO3无铅压电陶瓷体系的设计、制备与性能

综合考虑(Bi0．5Na0．5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷的A-位、B-位原子的原子量差、离子半径差和电负性差，提出了一种BNT基无铅压电陶瓷的设计方法。依据BNT基无铅压电陶瓷所报道的相关数据，定义了ABO3型压电陶瓷的综合因子F(ω)为F(ω)=|M| |R| 100|χ|，式中，M为A-位和B-位离子的质量差，R为A-位和B-位离子的离子半径差，χ为A-位和B-位离子的电负性差。研究发现，F(ω)与BNT基无铅压电陶瓷的压电耦合系数κ33和kp，以及压电常数d33有非常紧密的关系。根据该方法设计了(Bi0．5Na0．5)1-χ(BaaSrb)χTiO3无铅压电陶瓷新体系，并申报了国家发明专利。研究结果表明，该体系压电陶瓷具有很好的工艺特性和压电响应，高的压电常数，其机电耦合系数kp为0．311，压电常数d33高达146pC／N，居里温度Tc为310℃，是一种很有实际应用前景的新型压电陶瓷材料体系。     

0-3 型压电陶瓷/ 硫铝酸盐水泥复合材料的介电性及压电性

以硫铝酸盐水泥为基体, 铌镁锆钛酸铅(PMN) 陶瓷颗粒为功能体制备了水泥基压电复合材料。重点讨论了复合材料的介电性能和压电性能。结果表明: 水泥基压电复合材料的介电温谱在- 30 ℃～150 ℃范围内较平坦, 表现出优良的介电温度稳定性, 而介电损耗随着温度的升高而增加; 水泥基压电复合材料的压电应变常数和介电常数均随着PMN 含量的增加而增大。      

023型铌镁锆钛酸铅/环氧树脂复合材料的介电和阻尼性能

采用树脂浇注成型法制备了 023型铌镁锆钛酸铅(PMN) /环氧树脂( EP)复合材料 , 并用差示扫描量热仪(DSC)研究了 PMN对环氧树脂固化性能的影响。介电性能研究表明 , 随着 PMN质量分数的增加 , 介电常数和5介电损耗都呈非线性增大 ; 在小于 10 Hz频率范围内 , 介电常数随频率增大迅速降低 , 这主要是受复合材料界面极化影响 , 频率较高时 , 介电常数变化较小 , 表现出较好的频率稳定性 ; 在测试频率范围内 , 介电损耗随频率的升高略有降低 , 但变化幅度很小。动态热机械分析(DMA)表明 , 复合材料的储能模量随 PMN 含量的增加而增大 , 损耗模量和阻尼损耗因子的峰值及阻尼温域受 PMN含量的影响较大 , 当 PMN 含量为 87. 24 wt %时在 90℃附近观察到新的阻尼损耗因子峰出现 , 且该峰对应的温度不随频率的改变而移动 , 该阻尼损耗因子峰可能为复合材料的介电损耗耗能所致。     

0-3型压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的介电频率特性和铁电特性

以硫铝酸盐水泥为基体, 铌锂锆钛酸铅[ 0. 08Pb (Li_1/4 Nb_3/4 ) O₃ ·0. 47PbTiO₃ ·0. 45PbZrO₃ ] (简称PLN)压电陶瓷颗粒为功能体制备了0-3 型水泥基压电复合材料。利用X 射线衍射(XRD) 和扫描电子显微镜(SEM) 对水泥基压电复合材料的相组成和显微结构进行了分析和观察, 重点研究了水泥基压电复合材料的介电频率特性和铁电特性。结果表明, 压电陶瓷颗粒与硫铝酸盐水泥的水化产物结合良好; 随着PLN 含量的增加, 复合材料的介电常数ε_r 、剩余极化强度Pr和矫顽电场强度Ec均增大; 在40～100 kHz 频率范围内, 水泥基压电复合材料的介电常数ε_r均随频率的增大而迅速降低, 这主要受复合材料中的界面极化所影响, 高频时, 介电常数变化较小, 表现出良好的高频介电稳定性; 复合材料的电滞回线发生畸变的原因主要是PLN 压电陶瓷破碎成颗粒后, 本身存在许多缺陷, 且与水泥复合后存在许多界面气孔。      

二氧化硅/木材复合材料的微观结构与物理性能

为了明确二氧化硅/ 木材复合材料的微观结构与物理性能, 通过EDAX 及XRD 的测定分析了溶胶2凝胶法制备的二氧化硅/ 木材复合材料的微观结构, 通过应力松弛、介电性质、热重、表面显微硬度的测定分析了该材料的物理性能。结果表明: 生成的二氧化硅与增重率呈正相关, 在纤维饱和点以下, 生成的二氧化硅存在于细胞壁中。XRD 衍射峰位置没有改变, 增重率增大, 峰强减弱, 结晶度减小。应力松弛量变小, 材料内部的结合力增强, 分子间产生了交联结合。介电常数值增大, 介电损耗随着频率的增加呈先增加后减小的趋势, 室温下, 出现最大峰值的频率均在log f = 6. 5 Hz 附近。热失重过程中, 快速失重的起始温度提高, 残余质量增加, 表面显微硬度提高。      

压电复合材料的电弹耦合特性分析

利用Eshelby 理论及Mori-Tanaka 平均场原理, 推导出压电陶瓷/ 聚合物两相复合材料的有效电弹模量表达式。该表达式能反映两相材料复合的物理本质。并以椭圆柱形压电纤维增强的聚合物基复合材料为例,分析压电复合材料的电弹耦合特性。结果表明: 复合材料的平均电弹模量在很大程度上取决于电弹耦合效应;该效应与组成相的空间连接型、体积占有率及压电夹杂形状有关; 耦合效应的存在是由各组成相材料性能差异引起的。      

复合压电材料D33数值的Dilute 模型分析

以材料的压电方程为基础, 通过引入Dilute 材料复合模型, 探讨了复合压电材料中不同组元的性能与复合材料压电常数D₃₃的关系。将分析数据与复合压电材料的D₃₃实验数据对照, 找出了几种提高复合材料压电性能的方法: 改善组元的介电匹配以及适量添加第三相高介电材料可显著改善复合材料的压电性能; 组元的尺寸变化也将对材料的压电性能产生一定的影响。      

复合电铸制备Ni-石墨复合材料工艺及其沉积机理

采用复合电铸技术制备了Ni-石墨自润滑复合材料, 重点研究了工艺参数(微粒浓度、电流密度、电铸液流动速度及温度和p H 值) 对复合材料中石墨微粒含量的影响。结果表明, 提高镀液中微粒浓度使复合材料中石墨含量增大, 最后趋于稳定值。电流密度和镀液流动速度使石墨含量存在最大值, 但是温度和p H 值的增加却使之降低。复合电铸沉积机理Guglielmi 模型只在低电流密度条件下适用, 但不适用于高电流密度的条件。镀液中石墨微粒含量增大, 复合材料的硬度和摩擦系数降低, 磨损失重减小, 但是石墨微粒30 g/ L 时的磨损量增加。      

羰基铁/ 导电聚苯胺微管复合材料的电磁性能

采用原位掺杂的方法合成了聚苯胺微管, 将具有介电损耗性能的高分子材料聚苯胺微管与具有磁损耗性能的无机材料羰基铁复合, 并采用波导法研究了复合材料在8.2～12.4 GHz 频段内的电磁参数。结果表明, 在羰基铁/ 聚苯胺复合材料与石蜡的质量比为1 ∶1 的情况下, 通过复合, 可以调节电磁参数, 提高材料的吸波性能。      

亚微米SiCP 增强Al 基复合材料摩擦磨损性能

采用冷压烧结和热挤压方法制备出1. 5～5 vol % SiC_P (130 nm) / Al (149～75μm) 复合材料, 并对其抗压、硬度和滑动磨擦特性进行了研究, 旨在研究引入弥散的亚微米级SiC_P 对SiC_P / Al 复合材料磨擦性能的影响。结果表明: 随着SiC_P (130 nm) 含量的增加, 其显微硬度值也增加, 在SiC_P (130 nm) 含量为1. 5 vol %和5 vol %时,SiC_P (130 nm) Al 复合材料显微硬度分别为28. 4 和33. 3 ; 复合材料的抗压强度分别是170 MPa 和186 MPa ; 在较高载荷下, 随SiC_P 含量增加, 复合材料的耐磨性能提高, 1. 5 vol % 和5 vol % SiC_P / Al 基复合材料具有优异的滑动磨损抗力, SiC_P / Al 基复合材料耐磨性优于挤压态QSn6. 520. 4 和纯Al ; 磨损表面形成Al 基体弥散分布着SiC_P和孔隙的理想耐磨组织。      

改性纳米氧化钛电流变液的制备及其特性

利用水解法与溶液沉积法, 合成了丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠(SDBS) 改性氧化钛纳米电流变颗粒。经XRD 测定颗粒为无定形态, 用TEM 观察了粒子的形貌, 粒度分析表明颗粒粒径分布为70～300 nm , FTIR 图谱显示氧化钛上修饰有丙烯酰胺、SDBS。SDBS 的加入影响了颗粒的尺寸、表面性质及颗粒与硅油的润湿性, 最终引起电流变液介电性质的改善。丙烯酰胺的加入量也会影响电流变效应。电流变性能测试表明, 当SDBS/ 水质量比为1. 875 % , 丙烯酰胺/ 水质量比为0. 750 %时, 材料呈现最佳的电流变效应, 5 kV/ mm 直流电场下的静态剪切应力可达90 kPa , 电流变液具有极好的抗沉淀稳定性。这种优异的电流变效应源于颗粒界面极化的增强。