ZJ-3型壓電設備進行0-3型PZT/PVDF壓電複合材料壓電性能研究

采用ZJ-3型壓電設備進行0-3型PZT/PVDF壓電複合材料壓電性能研究

0-3型PZT/PVDF壓電複合材料壓電性能研究

摘要：以PZT和PVDF為(wei) 原料，采用熱壓和冷壓兩(liang) 種工藝製備了0-3型壓電複合材料，其中PZT陶瓷粉末由sol-gel法

製得。研究了不同因素對複合材料壓電和介電性能的影響。實驗結果表明在相同成型壓力下，PZT體(ti) 積含量為(wei) 70%

時，熱壓和冷壓工藝製備的複合材料33d 分別為(wei) 41和24，相差達到17，而ε相差zui大值達到32.4。

關(guan) 鍵詞：0-3型PZT/PVDF壓電複合材料；熱壓法；冷壓法

樹脂基壓電複合材料是一種多相材料, 由壓電陶瓷與(yu) 樹脂基體(ti) 複合形成的一種新型功能材料[1]。

這種材料具有兩(liang) 相材料的優(you) 點: 良好的柔順性、 較高的壓電常數和機電耦合係數。壓電複合材料的密度和聲速遠低於(yu) 壓電陶瓷, 故其聲阻抗小, 易與(yu) 空氣、水和生物組織實現聲阻抗的匹配，滿足水聲、電聲、超聲換能器等方麵的要求[2～4]。國內(nei) 外許多材料工作者在0-3型複合材料的製備工藝[5]、 影響性能的因素[6]及理論研究[7]等方麵做了許多工作。為(wei) 提高複合材料的性能，本實驗采用sol-gel法合成的超細納米PZT粉體(ti) 作為(wei) 功能相，為(wei) 解決(jue) 加工過程中的分散性問題，采用溶液混合法製備出了混合相對均勻的0-3型PZT/PVDF複合材料，並 研究了PZT體(ti) 積含量、製備工藝對複合材料電性能的影響。

1 實驗過程

1.1 實驗原料

自製的鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷粉末，相對介電常數ε為(wei) 1

152，33d 為(wei) 274 pC/N；聚偏二氟乙烯(PVDF)

粉末, 相對介電常數ε為(wei) 12，33d 為(wei) 1 pC/N。

1.2 儀(yi) 器

ZJ-3係列型準靜態測試儀(yi) ，PZT-JH10/4型壓電高壓極化裝置，BJJK-TH型精密元件分析儀(yi)   1.3 複合材料的製備

將製備的PZT粉末與(yu) PVDF粉末混合，加入適量乙醇超聲震蕩，混合均勻。待乙醇烘幹, 將混合粉料分為(wei) 兩(liang) 部分。一部分裝入模具中, 在200℃左右熱壓10 MPa成型, 自然冷卻至室溫, 然後取出樣品；另一部分裝入模具, 常溫10 MPa成型取出樣品，所得樣品直徑φ=13 mm , 厚度d =0.50～0.80 mm。

1.4 極化及電性能測試

將上述樣品表麵拋光, 將樣品的上下表麵鍍上免燒銀電極。極化電場為(wei) 10 kV/mm， 極化時間一般選擇25 min，極化溫度一般為(wei) 110℃。極化完畢後用精密元件分析儀(yi) 測量樣品的電容，測量電壓為(wei) 1V, 測量頻率為(wei) 1kHz， 根據公式S h C 00ε=, 計算出相對介電常數ε；壓電應變係數33d 采用ZJ-3型準靜態測量儀(yi) 測試, 測試頻率為(wei) 50 Hz。