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为实现智能交通系统中交通参数的探测,智能交通传感器发挥着重要的作用,其中压电交通传感器因其可靠度高、布设简单且对路面损坏小等优点,成为智能交通传感器的理想选择。然而目前压电交通传感器普遍存在准确性不高、热稳定性不好等制约其发展与应用的瓶颈性难题,本文中提出的共聚物压电复合材料具有制备工艺简单、柔韧性好、价格低廉等优点,是一种独特的高导热/高压电的复合材料,应用其有望研制出用于智能交通系统的高性能压电交通传感器。本文以高分子聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,通过添加高导热填料碳纳米管(CNTs)、高压电填料锆钛酸铅(PZT)形成共聚物压电复合材料,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,探讨填料含量/长度/取向/界面接触情况等材料参数对共聚物压电复合材料导热性能/压电性能的影响规律,揭示其高导热性/高压电性形成机理,研究制备出可用于压电交通传感器的高导热性/高压电性的共聚物压电复合材料,并利用有限元仿真方法对其压电交通传感器的输出特性进行了研究。主要研究内容和结果如下:(1)联用COMSOL与MATLAB软件建立了PVDF/CNTs复合材料导热数值模拟仿真模型,微观尺度上研究了填料CNTs的含量、长度、取向以及界面接触压力等材料参数对用于智能交通传感器的共聚物压电复合材料导热性能的影响规律,研究结果表明,CNTs含量增加、长度增加、沿Z轴取向时,可提高复合材料的热导率;增加PVDF/CNTs界面接触压力p_c值,复合材料热导率增加,但当p_c值大于1MPa后,复合材料的热导率值几乎不改变。(2)联用COMSOL与MATLAB软件建立了PVDF/PZT复合材料压电数值模拟仿真模型,微观尺度上研究了填料PZT的含量、长度、取向等材料参数对用于智能交通传感器的共聚物压电复合材料压电性能的影响规律。研究结果表明,复合材料的压电性能随着PZT含量的增加、长度的增加有所提高;PZT取向增加时,PVDF/PZT复合材料沿取向方向的压电性能不断提高,而其它方向的压电性能降低;PZT含量、长度、取向发生变化,除复合材料的压电性能发生变化外,其力学性能和电学性能也会受到影响。(3)采用真空热压成型法制备了不同材料配比的PVDF/PZT/CNTs共聚物压电复合材料薄膜,对所制备复合材料的导热性能和压电性能进行测试,并将实验所得结果与数值模拟结果进行对比分析,探讨共聚物压电复合材料高导热性/高压电性的形成机理。研究结果表明,低含量添加CNTs时,因接触热阻的增加使得复合材料的热导率不增反减;实验测得的热导率值与数值模拟中p_c=1最为接近;PZT含量增加,实验测得复合材料的压电常数值也不断增加,但继续增加PZT含量后,因填料的团聚效应,导致增加幅度越来越小。(4)利用ANSYS有限元分析软件设计了压电交通传感器有限元模型,并对压电交通传感器的工作过程进行宏观尺度上的模拟,分别设计了五种不同材料参数组合的共聚物压电复合材料作为传感器元件材料,比较分析了每种材料在不同载荷下的压电交通传感器的灵敏度,探讨了不同材料、不同载荷、不同温度下各压电交通传感器的电压输出特性。研究结果表明,在均布载荷下,基于各种材料的传感器所受应力值与载荷均呈现较好的线性关系,灵敏度符合压电交通传感器要求;压电输出随着车辆轮胎接地载荷大小的增加而增大;在环境温度较高时,提高复合材料的导热性能,可在一定程度上提高压电交通传感器的压电输出,提高传感器的灵敏度与测量准确性;填料含量、取向度、长度等材料参数影响压电交通传感器的输出,PZT的含量越高、沿极化方向取向越大、长度越大,复合材料的压电性能越高,压电交通传感器的电压输出值越大。