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1-3-2型压电复合材料是1-3型压电复合材料的一种特殊形式,它是具有并联1-3型和串联2-2型复合材料的结构特点的新型压电复合材料。它由上电极、1-3型压电复合材料、基板及下电极组成,这种结构的复合材料在三维空间均有陶瓷骨架支撑,使得其结构较1-3型压电复合材料稳定,它除了具有1-3型压电复合材料的优点外,还比1-3型压电复合材料的性能更稳定,且其制作工艺简单。为了更好地应用这种材料,同时为了促进压电复合材料的发展,本文研究了压电陶瓷体积分数、形状参数(基底厚度及柱高)等因素对1-3-2型压电复合材料性能的影响。本文在分析1-3-2型压电复合材料研究现状的基础上,以铌镁锆钛酸铅([P(MN)]ZT)压电陶瓷为功能体,以环氧树脂、硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、高铝水泥、高温胶为基体,采用切割-浇注法制备了1-3-2型压电复合材料,分别研究了压电陶瓷体积分数、基底厚度、柱高、基体及陶瓷柱的切割方向对1-3-2型压电复合材料的压电、介电、机电及声阻抗性能的影响规律。具体的结论如下:研究了陶瓷体积分数对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能、机电性能及声阻抗的影响。结果表明:随着[P(MN)]ZT体积分数的增大,复合材料的压电应变常数d33、相对介电常数εr和声阻抗Z均增大;而压电电压常数g33及介电损耗tanδ则呈下降趋势;与[P(MN)]ZT陶瓷相比,复合材料的厚度谐振明显增强,机械品质因数Qm显著降低;复合材料的平面机电耦合系数Kp均小于[P(MN)]ZT的Kp,而厚度机电耦合系数Kt均比[P(MN)]ZT的Kt大。随着[P(MN)]ZT体积分数的增加,复合材料的Kp表现出一个减小的趋势,而复合材料的Kt则增大。研究了基底厚度对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能、机电性能及声阻抗的影响。结果表明:随着基底厚度的增加,复合材料的d33逐渐增大,g33则呈现出下降的趋势;复合材料的相对介电常数εr总体上呈增大的趋势,基底为0.5 mm时εr最小为1406,但介电损耗则是减小的,当基底为3 mm时介电损耗最小为0.251;平面机电耦合系数KP逐渐减小,厚度机电耦合系数Kt逐渐增大;当基底为2.0 mm时,Qm值最小为1.49。复合材料的声阻抗呈逐渐增大的趋势,基底厚度为0.5 mm的复合材料的声阻抗最小为14.12 M rayl。研究了陶瓷柱高度对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能、机电性能及声阻抗的影响。结果表明:随着复合材料柱高的增加,复合材料的压电应变d33、压电电压常数g33及介电损耗tanδ逐步增大,复合材料的相对介电常数εr在柱高从1.0 mm至5.0 mm的区间增长比较缓慢,当柱高超过5.0 mm时增加得较快;复合材料的相对介电常数谐振峰向频率降低的方向移动;复合材料的Kp在40%-45%之间波动,而Kt则整体上是逐渐增大的趋势,复合材料的Qm在1.40-2.70之间波动;复合材料的声阻抗在12.50-13.20 M rayl之间波动。研究了基体对1-3-2型压电复合材料压电性能、介电性能、机电性能及声阻抗的影响。结果表明:基体对复合材料的性能有一定的影响。以普通硅酸盐水泥为基体的复合材料的d33最大,其εr和tanδ较高,其Kp最小,而Kt最大,以环氧树脂为基体的复合材料的g33最大;以高温胶为基体的复合材料具有较小的Qm;以水泥为基体的复合材料的声阻抗比较小。研究了陶瓷柱切割方向对1-3-2型压电复合材料压电、介电、机电及声阻抗性能的影响。结果表明:在陶瓷体积含量几乎相同的情况下,切割方向为45°的复合材料具有更好的压电性能,同时具有较小的εr和tanδ。和[P(MN)]ZT陶瓷相比,两种复合材料的阻抗特性曲线上主要了出现平面谐振和厚度谐振,这两个谐振峰之间有明显的距离,减少了平面谐振对厚度谐振的干扰。两种复合材料的Kp都小于Kt,Kp相同,而Kt和Qm则是45°切割方向的复合材料稍大一些。两种复合材料的声阻抗较[P(MN)]ZT陶瓷的声阻抗都有大幅度的降低,45°切割方向的复合材料具有较小的声阻抗。