0-3型PLZT-PVDF壓電復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、0-3型陶瓷/聚合物壓電復(fù)合材料因具有柔韌性好、聲阻抗小、與生物體組織阻抗匹配和易加工等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于水聽(tīng)器、超聲傳感器等。目前,0-3型壓電復(fù)合材料的壓電性能還遠(yuǎn)不能與壓電陶瓷相比較,最根本的原因之一是壓電陶瓷相的相對(duì)介電常數(shù)比聚合物基體的大得多,在極化過(guò)程中陶瓷相上分布電壓只分得外加極化電壓的小部分,使復(fù)合材料中陶瓷相難以得到充分極化。因此,提高0-3型壓電復(fù)合材料中壓電陶瓷相的極化率、盡可能地提高陶瓷相的含量是改善其壓電性能的

2、有效途徑。本文從兩個(gè)方面研究了提高0-3型壓電復(fù)合材料性能的方法。一是制備了低Curie溫度低介電常數(shù)的La摻雜鋯鈦酸鉛(PLZT)壓電陶瓷,然后制備了0-3型PLZT/PVDF壓電復(fù)合材料,通過(guò)降低陶瓷相Curie溫度和相對(duì)介電常數(shù)來(lái)改善復(fù)合材料的極化性能。二是通過(guò)研究成型方法、陶瓷相的填充量和粒度分布對(duì)復(fù)合材料性能的影響,得到了高壓電性能的復(fù)合材料。
　　 首先,采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)燒結(jié)法制備了(Pb1-xLax)(ZryTiz

3、)1-x/4O3(x=0.02,0.03,0.04,0.045,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09;y+z=1)壓電陶瓷。La摻雜及鋯鈦比的變化對(duì)PZT陶瓷的結(jié)構(gòu)、Curie溫度、介電和壓電性能有著顯著影響。隨著La摻雜量從0.02增加到0.09,PLZT陶瓷的Curie溫度Tc從320℃幾乎呈線(xiàn)性下降直至120℃;通過(guò)調(diào)節(jié)La摻雜量及鋯鈦比得到性能較好的可適用于復(fù)合的PLZT陶瓷,其x=0.045,y=O.55,z=0.

4、45,Tc=165℃,d33=510pC/N,ε=1481,Kp=0.743,Qm=57.79。
　　 其次,分別采用流延法和熱壓法制備了0-3型PLZT/PVDF壓電復(fù)合材料,熱壓法得到的復(fù)合材料致密性較好,陶瓷相的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)到90%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性較好。通過(guò)介電和壓電性能分析表明,熱壓法的介電常數(shù)和壓電常數(shù)均優(yōu)于流延法的結(jié)果。
　　 最后,采用熱壓法制備了不同陶瓷相含量和不同粒度大小的PLZT/PVDF復(fù)合材料,