【摘 要】
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压电复合材料其良好的机械柔性使其在可穿戴式传感装备方面有着广阔的应用前景。但是压电性能低、易击穿、结构单一等缺点限制了其发展与应用。本文将从工艺优化的角度出发改善材料电学性能,并将3D打印技术融入到柔性压电材料制造技术中,制造出了具有优化特性和精细结构的3D柔性压电材料。本论文的研究工作分为以下三大部分:1:Pb（Zr,Ti）O3（PZT）/聚偏氟乙烯（PVDF）基复合材料电学性能优化研究。通过在
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压电复合材料其良好的机械柔性使其在可穿戴式传感装备方面有着广阔的应用前景。但是压电性能低、易击穿、结构单一等缺点限制了其发展与应用。本文将从工艺优化的角度出发改善材料电学性能,并将3D打印技术融入到柔性压电材料制造技术中,制造出了具有优化特性和精细结构的3D柔性压电材料。本论文的研究工作分为以下三大部分:1:Pb（Zr,Ti）O3（PZT）/聚偏氟乙烯（PVDF）基复合材料电学性能优化研究。通过在材料中引入Ag纳米颗粒,增强感应的自由电子-空穴对的分离。显著提高了复合材料的电压输出。在0.15 MPa的压强下,复合材料压电超薄膜的电压信输出是PVDF薄膜的4倍。2:PZT/PVDF基复合材料的3D打印工艺研究。首先研制出了适用于3D打印的速干浆料,解决了3D打印纳米复合薄膜的工艺难题。3D打印出的复合材料无需高压极化便可以产生压电性。性能测试表明,3D打印的PZT/PVDF纳米复合薄膜的输出电压可达普通方法制备的PVDF薄膜的2倍。3:利用3D打印技术制备出了具有优化特性和精细结构的柔性传感器。将0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.135Pb Zr O3-0.315Pb Ti O3（PNN-PZT）巨压电陶瓷粉末与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合,制备出了一种压电系数可达21 p C/N的柔性压电材料,其拉伸应变与拉伸应力分别可达150%和2.2 MPa。之后以该材料为基体,利用3D打印技术制备了具有精细三维复合网格结构的传感器。在3.5 Hz频率、压应力为0.125 MPa的条件下,传感器（厚度为550μm）可以产生3 V的峰峰电压和为0.1μA输出电流。最后利用3D打印制备了多层传感器,与单层传感器相比,当网格层数为7层时,其峰峰电压保持不变,输出电流在相同的压应力下增加到7倍。
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