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现今压电材料已广泛应用于各个领域,而压电材料当中,锆钛酸铅PZT压电陶瓷由于具有价廉、高可靠性、高灵敏度等特点,已经在声学、光学、电学以及工程建筑领域中得到较为广泛的应用。但块状的PZT压电陶瓷因其脆性太高,韧性差,不适合应用于复杂表面结构,且在拉张力下极不牢固,抗疲劳性较差。PZT压电复合材料具有高柔韧的特性,在复杂表面进行感应或驱动方面有着潜在的应用前景。 本文首先以硝酸铅(Pb(NO3)2)、钛酸正四丁酯(Ti(OC4H9)4)、氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料,分别以KOH和NaOH作为矿化剂,采用水热法制备了纯锆钛酸铅(PZT)超细粉体,研究了矿化剂类型对PZT超细粉体制备的影响。实验结果表明,KOH作为矿化剂较NaOH更好,PZT晶粒结晶程度更高,粒度更为均匀。 在此基础上,本文选用KOH作为矿化剂,玻璃纤维织物作为基体,采用水热法制备PZT/玻璃纤维布(GFC)柔性复合材料,研究了KOH浓度、水热反应温度、水热反应时间、pH值以及玻璃纤维布数量等对PZT/GFC柔性复合材料制备的影响。通过X射线衍射分析(XRD)以及扫描电镜形貌观测(SEM),并且结合能谱分析对材料进行了表征。实验结果表明,矿化剂浓度对水热法制备PZT/GFC柔性复合材料表面形貌具有明显影响,KOH浓度为5mol/L、7mol/L时,PZT晶粒的结晶程度较高,但颗粒团聚明显;浓度为10mol/L时,有较好的立方状晶粒产生并且晶型发育的更完整;这与水热制备纯PZT粉晶相比,GFC较为显著的影响并且干扰了PZT晶粒的成核与结晶;水热反应体系的pH值越高,越有利于PZT晶粒在玻璃纤维布表面的结晶与生长;水热反应温度以200℃为佳,在此温度下能得到结晶程度相对较高的PZT晶粒;水热反应时间适当的延长,并不有利于PZT晶体的结晶生长,结晶程度反而有所降低。随着加入反应体系中玻璃纤维布数量的不断增加,PZT晶粒结晶程度也不断降低。 本文也选用了植物纤维絮状布作为基体制备复合材料,研究了植物纤维织物、水热反应温度和反应时间对PZT/植物纤维织物复合材料制备的影响。结果表明,植物纤维布作为基体加入水热反应体系时,基本不影响PZT晶体的成核与生长,较之玻璃纤维布是更为理想的柔性复合材料基体;水热反应后,部分植物纤维产生断裂,但纤维布基体仍然具有很好的柔韧性,立方状PZT晶粒密集地、牢固地在每根植物纤维表面生长;经反应温度200℃,反应时间4h,KOH浓度为3mol/L的水热反应后,在植物纤维织物表面生成的PZT晶粒完整。