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NKN-LT-LS陶瓷纤维/环氧树脂1-3型压电复合材料的制备及性能研究

作　者: 马兵
导　师: 左如忠
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: NKN-LT-LS 塑性聚合物法 压电性能 压电复合材料
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


压电复合材料在传感器、制动器、换能器等很多领域有着广泛的应用。而1-3型压电纤维/聚合物因其兼有压电陶瓷和聚合物优点,具备较高的压电常数和厚度机电耦合系数以及较低的介电常数,机械品质因数和声阻抗,适合制备高灵敏度、宽带、窄脉冲的换能器,是医疗超声,水声换能,无损检测的理想材料。针对环境协调性和1-3型压电复合材料在医疗超声换能器上的应用要求,采用塑性聚合物法制备NKN-LT-LS陶瓷纤维,通过排列-浇注法制备了1-3型压电复合材料,系统研究了压电陶瓷纤维体积含量及长径比对压电复合材料性能的影响,结合压电复合材料的相关理论,获得压电复合材料性能变化的规律,主要工作和结论如下:1.使用塑性聚合物制备NKN-LT-LS无铅压电陶瓷纤维。在纤维的制备过程中研究了泥料的固含量和烧结温度对陶瓷纤维的影响,通过对纤维密度、SEM、及铁电性能测试结果的研究得出:陶瓷固含量为0.8571时,即粘结剂:塑化剂:陶瓷粉=4:1:30,烧结温度为1100℃保温3h时陶瓷纤维各项性能最好,陶瓷纤维体积密度为4.39g/cm3,气孔率0.00154,吸水率为0.00676,并以此作为制备1-3型压电复合材料的原材料。2.实验选用环氧树脂E-51作为基体相,采用排列-灌注法制备了不同体积含量的1-3型无铅压电复合材料。显微分析表明,以顺丁烯二酸酐为固化剂可获得结构致密、几乎无气孔的压电复合材料。对压电复合材料的极化工艺进行研究得出NKN-LT-LS/Epoxy压电复合材料的最佳极化工艺:极化场强为2.5kV/mm,极化时间为25min,极化温度为80℃。3.陶瓷纤维含量对压电复合材料的影响很大。性能变化规律可归纳为:随着陶瓷纤维含量的增加,1-3型NKN-LT-LS/Epoxy resin压电复合材料的介电常数,声阻抗,几乎呈线性增长,压电常数显著增大,压电电压常数减小,材料的厚度机电耦合系数高于纯陶瓷。4.研究了压电陶瓷纤维的长径比对1-3型无铅压电复合材料的影响。研究表明,随着陶瓷纤维长径比t/d的增大,压电复合材料的谐振频率向低频移动,介电常数和介电损耗减小,压电常数和压电电压常数增加。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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