超声换能器作为声电转化过程不可或缺的功能部件,在医学、工业、军事等领域作用巨大。而作为超声换能器的主要敏感元件,压电材料对换能器的灵敏度、带宽等性能起直接作用。通过研制机电耦合系数高、声阻抗低、柔韧性和可控性好的压电材料,可以有效提升超声换能器在医疗、无损检测、水声等领域的应用效果。1-3型压电复合材料作为新型功能性压电材料之一,兼具压电陶瓷的压电活性、聚合物的柔韧性及良好的传感和驱动能力,成为制作高灵敏度宽带换能器的可靠材料。本文以PZT-5压电陶瓷为压电相,聚合物选择的是环氧树脂,对1-3型压电复合材料展开研究。利用有限元仿真与实验制备相结合,对其结构和性能展开分析,对切割—填充制备方法进行改进,系统探究了压电相体积分数、复合材料宽高比、聚合物相的弹性模量和泊松比、聚合物基体等因素对复合材料性能的影响,主要内容如下:（1）利用有限元工具建立1-3型压电复合材料的仿真优化模型,主要对压电相体积分数、复合材料宽高比、聚合物相的弹性模量和泊松比对1-3型压电复合材料的性能影响进行研究分析。结果表明:复合材料的串并联谐振频率、频率常数、密度、纵波声速、声阻抗等参数均同压电相体积分数呈正相关关系,保持30%～85%的压电相体积分数变化,厚度向耦合系数数值较高,变化趋势不明显;调整复合材料的宽高比在0.4～0.6的范围之间变化时,该材料发生较为纯正的厚度方向振动;增加聚合物相的弹性模量和泊松比,复合材料的串并联谐振频率呈增大趋势,但机电耦合系数降低。（2）利用有限元工具分析了以不同聚合物作为填充相基体的复合材料的结构及性能变化。结果表明:尽管聚合物基体填充物的种类不同,但陶瓷与聚合物之间的界面均结合良好,形貌致密;填充物种类不同,所得复合材料的机电耦合系数、串并联谐振频率、频率常数、密度、纵波声速、声阻抗等参数都有较大差异,其中以弹性模量较大的E51型环氧树脂为基体的复合材料机电耦合系数较高,声阻抗适中,仿真与实测结果表现出较好的一致性。（3）根据有限元仿真计算结果,制备出了47%、52%、68%、74%、100%五种压电相体积分数的复合材料,分析材料性能参数受压电相体积分数的影响。结果表明:随着压电相体积分数的增大,串联谐振频率和并联谐振频率均增大;机电耦合系数在压电相体积分数在47%～74%范围之间变化较小,在压电相体积分数为52%时取得最优值0.698;复合材料的频率常数、密度、纵波声速和声阻抗均随着压电相体积分数的增大而增大。实际结果比仿真结果略低,但二者变化趋于一致,具有一定的可靠性。综上所述,1-3型压电复合材料的性能受到压电相体积分数、聚合物类型等因素的显著影响。为获得高性能的压电复合材料,可选择弹性模量较大的聚合物材料与压电陶瓷进行复合,通过调整压电相的体积分数、复合材料的宽高比等参数可有效提升1-3型压电复合材料的性能。