聚合物基压电复合材料是一种多相材料,它是由压电陶瓷和高分子聚合物通过复合工艺构成的一种新型功能材料。这种材料兼具两相材料的优点:与传统的压电陶瓷(或单晶)相比它具有良好的柔顺性和机械加工性能,克服了易碎和难以加工成各种形状的缺点;密度和声速都降低,故声阻抗小,易与空气、水及生物组织实现声阻抗匹配;介电常数也降低,故水声优值、压电电压系数及热释电探测优值增加,提高了换能器和探测器的灵敏度。与压电聚合物相比,具有较高的压电常数和机电耦合系数。压电复合材料通过复合效应,还能使其具有原组分材料所不具有的性能。复合材料的复合效应包括加和性、乘积性和组合性。压电复合材料的性能由组成相的性能及空间结构决定,因此可控性强,能够满足不同的应用要求,如水声、电声、超声换能器及传感器等。聚合物基压电复合材料以其特有的优越性能。正越来越受到重视。本文在大量文献调研和综合分析的基础上,开展了对聚合物基压电复合材料的设计(包括实验设计及理论设计)及机理研究工作,主要的工作及结论包括:1、自行设计了一种1-3型PZT/环氧树脂压电复合材料,分析结果表明材料的性能及侧向振动模式取决于聚合物性质、陶瓷体积占有率、陶瓷柱纵横比,从而得到了提高材料整体性能的最佳条件:陶瓷相的体积占有率φ在0 .3～0.5范围,陶瓷柱的纵横比η<1。2、当考虑颗粒间的相互作用,聚合物的性质,颗粒及聚合物(压电聚合物)的极化程度及极化状态,推导了一个综合反映各因素影响的0-3型压电复合材料的热释电系数分析表达式。将之与有效媒质理论比较,结果表明它与实验结果更吻合。并将Jayasundere等的压电系数表达式推广到更一般的情况,从而完善了改进有效媒质理论,使之形成了一个描述0-3型复合材料介电、压电及热释电性能的完整理论;3、当颗粒的体积占有率较高或颗粒较大,由陶瓷颗粒与聚合物形成的复合材料是一种0-3/1-3混合连通型结构。为此,建立了一个更合理的改进混合连通型立方体模型。