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《武汉理工大学》 2005年
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压电陶瓷/聚合物复合材料薄膜的极化与性能研究

徐任信  
【摘要】:0-3型压电陶瓷/聚合物复合材料薄膜广泛应用于传感器、超声医学成像仪、水声换能器、微机电系统和结构健康监控系统等领域。然而,由于聚合物具有较低的极化性能,0-3型压电复合材料薄膜的极化比较困难,因而不易得到压电性能优异的体系。提高0-3型压电复合材料薄膜极化性能的有效途径之一就是提高聚合物基体的介电常数和电导率。本论文选择石墨和聚苯胺(PANI)作为改性剂添加到0-3型PZT/聚合物复合材料中,运用热压和涂覆工艺制备了压电薄膜。研究了石墨和PANI对0-3型压电复合材料薄膜的结构、极化和电学性能的影响以及复合材料组成、结构、性能之间的关系。 石墨对0-3型PZT/PVDF压电复合材料薄膜的相态和微观结构影响不大,石墨与聚合物基体存在较明显的相分离。适当含量的石墨可以迅速提高聚合物基体的介电常数,PZT/PVDF压电薄膜的极化性能迅速上升:当石墨体积含量为0.8%时,压电薄膜极化样品的XRD图谱中(002)衍射峰的相对强度和P-E曲线上表现的剩余极化达到最高。随着石墨含量的增大,改性0-3型PZT/PVDF薄膜的介电常数、介电损耗迅速升高。对PZT体积含量为50%的压电薄膜,其压电应变系数、平面机电耦合系数随石墨含量的增大而上升,而机械品质因数下降。石墨含量约为0.8%时,由于复合材料的极化性能最佳,三者达到极值。与未改性样品相比,0.8%石墨改性的压电薄膜的压电系数增大了近50%。 PANI能够影响0-3型PZT/PVDF压电复合材料薄膜的相态和微观结构,一定用量PANI的加入可以提高PVDF基体的结晶程度,PANI与PVDF的界面状态优于石墨改性的PVDF基体。适量PANI的加入可以迅速增大聚合物基体的介电常数,从而提高改性压电薄膜的极化能力。当PANI体积含量为5%时,压电薄膜极化样品XRD谱的(002)衍射峰相对强度和材料的剩余极化达到最高。随着PANI含量的增大,改性0-3型PZT/PVDF薄膜的介电常数、介电损耗迅速上升。对PZT体积含量为50%的压电薄膜,其压电应变系数、平面机电耦合系数随PANI含量的增大而上升,而机械品质因数下降。PANI含量约为4~5%时,由于复合材料的极化性能最佳,三者达到极值。与未改性样品相比,5%PANI改性的压电薄膜的压电系数增大了近80%。 PANI原位聚合改性的聚氨酯(PU)薄膜以及PANI改性0-3型PZT/PU压电复合材料薄膜的结构均匀、界面结合良好,其介电常数随PANI含量的增加迅速升高,从而增大了改性压电薄膜的极化能力。改性压电薄膜极化样
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383.2

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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