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锆钛酸铅(PZT)材料能实现机械信号和电信号相互转换,是目前应用最为广泛的压电材料,具有压电效应好、稳定性好等优点。但其声阻抗高、脆性大,且用于水声换能器方面,由于体密度大(约为7.6g/cm~3)在与水进行声阻抗匹配时效果差。而气凝胶的极低密度易于实现与空气、水及生物体等的声阻抗匹配非常适合水声换能器的需求。基于此背景本文对PZT气凝胶及其复合材料制备工艺进行研究。(1)首先以乙二醇甲醚为溶剂,三水合醋酸铅为铅源,正丙醇锆和钛酸四丁酯分别作为锆源和钛源,通过改进的溶胶凝胶法制得了PZT湿凝胶,并采用超临界干燥制备PZT气凝胶。研究了不同工艺参数、热处理温度对所得样品性能的影响并采用比表面积测试(BET)、X射线衍射(XRD)等手段对材料进行表征。研究发现环氧丙烷的加入可以缩短凝胶时间,且随环氧丙烷含量增加气凝胶比表面积先增加后减小。不同热处理温度对锆钛酸铅结构有明显影响,550℃以上的热处理可使样品完全转化为钙钛矿相的PZT。(2)采用溶胶-凝胶法制备了PZT和聚偏氟乙烯(PVDF)复合气凝胶。复合气凝胶的密度在0.18~0.24 g/cm~3之间。XRD结果表明,气凝胶是无定形结构。扫描电镜显示,所有的PZT粒子都生长在柔性PVDF网络骨架纳米结构上。比表面积在129~179 m~2/g之间,孔径主要分布在8~30 nm之间。PVDF含量对比表面积影响较大,但对中孔尺寸分布影响不明显。水和PVDF含量对微孔尺寸无影响。XPS结果表明,表面组成中含有Pb、Zr、Ti、O、C、F,与前驱体一致。(3)选用PVDF作为基体,将PZT气凝胶与其混合加入粘结剂作为浆料制备PZT/PVDF复合气凝胶涂层。综合不同热处理样品表征与测试结果发现550℃-600℃温区范围内热处理的复合气凝胶涂层具有良好的弹性柔顺性,远低于普通陶瓷的密度和不错的电性能。