P(VDF-TrEE)PLZT复合材料制备与性能研究

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在电子材料领域,单一材料的性能很难满足所有需求,因此复合材料成为研究的热点。钙钛矿陶瓷材料介电、压电常数高、模量大,但加工性能差;含氟聚合物压电材料介电和压电性能低,但其模量低,可塑性好。因此,本文分别采用原子自由基连转移方法(ATRP)合成了聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))铁电聚合物;采用溶胶-凝胶法制备了锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷粉;然后采用溶液流延法制备了P(VDF-TrFE)/PLZT复合材料。该复合材料具有高介电常数、高压电性能、低脆性和低密度等优点。论文具体工作如下:  1)鉴于传统P(VDF-TrFE)价格高、不易合成,利用ATRP方法,以聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(P(VDF-CTFE))为原料,将P(VDF-CTFE)中CTFE单元中的C1原子用H原子完全取代,使CTFE单元转变为TrFE单元从而制得氢化P(VDF-TrFE),并表征了其结构和介电性能。  2)为获得细颗粒度的PLZT陶瓷粉末,提高PLZT陶瓷活性,釆用溶胶-凝胶法制备了PLZT陶瓷粉体,经压片和极化处理后,该PLZT陶瓷片33方向上压电常数可达121pC/N。  3)采用溶液流延法制备了不同质量分数比的P(VDF-TrFE)/PLZT复合材料,并系统地研究了不同质量分数的PLZT对压电复合材料的压电常数、介电性能、电滞回线的影响。结果表明,复合材料的介电常数随PLZT陶瓷含量的增加而先增加后降低,当陶瓷PLZT质量比为20%时,复合材料相对介电常数最大(εr=85,100Hz);同时,复合材料厚度方向也压电系数达到最大值(d33=-32pC/N)。  结果表明,钙钛矿陶瓷的引入可大幅度提高PVDF基含氟聚合物材料的介电和压电性能,本研究为复合材料在压电领域的应用提供了参考。
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