【摘 要】
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聚合物基压电纳米复合材料凭借其优越的性能逐渐受到压电材料领域科研工作者的广泛关注。PA1111/BaTiO3压电纳米复合材料不仅具备较纯聚合物更高的压电和铁电性能还同时具备PA1111的易加工性能,具有较突出的综合性能和广阔的发展前景。本文采用BaTiO3(BT)纳米粒子,1,11-十一碳二元酸和1,11-十一碳二元胺为原料,采用原位成盐-熔融聚合法制备了纳米粒子质量分数为0%、2.5%、5%、7
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聚合物基压电纳米复合材料凭借其优越的性能逐渐受到压电材料领域科研工作者的广泛关注。PA1111/BaTiO3压电纳米复合材料不仅具备较纯聚合物更高的压电和铁电性能还同时具备PA1111的易加工性能,具有较突出的综合性能和广阔的发展前景。本文采用BaTiO3(BT)纳米粒子,1,11-十一碳二元酸和1,11-十一碳二元胺为原料,采用原位成盐-熔融聚合法制备了纳米粒子质量分数为0%、2.5%、5%、7.5%、10%的系列PA1111/BaTiO3纳米复合材料。利用XRD和DSC对复合材料进行分析,结果证明熔融聚合不影响BaTiO3的晶型,其仍为四方相,并且BaTiO3的加入起到诱导结晶的作用。利用SEM、TEM对复合材料中BaTiO3粒子的分散情况进行表征,表明该方法能够得到纳米粒子均匀分散的PA1111/BaTiO3复合材料。通过FTIR,TG和DLS对复合盐进行对比分析,表明BaTiO3的加入不影响PA1111的成盐过程,BaTiO3和1,11-十一碳二元酸之间存在弱相互作用,确保BaTiO3在PA1111盐中的均匀分散,对聚合过程中纳米粒子分散性的保持起帮助作用。之后对系列纳米复合材料的介电性能,压电铁电性进行了表征。结果表明纳米复合材料的介电常数随BaTiO3纳米粒子含量的增加而增大,而介电损耗角正切几乎不变。纳米复合材料的β弛豫随着BaTiO3的增加朝着高温移动。纳米复合材料的压电应变常数(d33)和压电电压常数(g33)随着BaTiO3的添加量增加而不断增大,在BaTiO3纳米粒子添加量为10.0wt.%时最大,分别是纯PA1111的2.6倍和2.4倍。纳米复合材料的铁电性结果表明,随着频率周期的降低或最大外加电场的增加,材料的剩余极化强度和矫顽电场也明显的增大。当外加电场为900 k V/cm,施加频率为0.05 Hz,BaTiO3质量分数为7.5%时,PA1111/BaTiO3纳米复合材料的Ec和Pr均达到该测试条件下的极值最大值,分别为217.22 kV/cm和0.3671μC/cm2。
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