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《武汉理工大学》 2008年
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压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料的制备及性能研究

石敏先  
【摘要】: 阻尼材料广泛应用于航空航天、建筑、机械、交通等领域,在阻尼材料的发展和研究中,压电阻尼材料因其新的能量损耗机制以及可能实现部分或完全的主动阻尼控制而受到越来越多的关注。本文以性能优良的热固性双酚A型环氧树脂为基体、铌镁锆钛酸铅(PMN)为压电相、导电炭黑(CB)和纳米碳纤维(CNFs)为导电相,采用树脂浇注成型方法制备了0-3型压电相/导电相/环氧树脂复合材料;主要研究了复合材料的结构、力学性能、介电性能及阻尼性能,探讨了压电阻尼复合材料的耗能机理,为智能型压电阻尼复合材料的应用和开发提供了重要的理论依据。 本论文工作得到了以下的重要结论: 陶瓷相、导电相对复合材料的结构和力学性能都有较大的影响。PMN含量小于20%时,陶瓷颗粒和导电相均匀地分散在环氧树脂基体中,树脂对功能体浸润良好,复合材料的弯曲强度增大,PMN大于30%后弯曲强度降低;随CB含量增大,PMN/CB/EP复合材料的弯曲强度先略有增大后降低,随CNFs含量增大,PMN/CNFs/EP复合材料的弯曲强度降低到最低值后又因CNFs的增强作用而升高。另外,复合材料具有较高的模量(2~6GPa),可以作为结构阻尼材料或与结构材料一起使用。 陶瓷相对PMN/EP复合材料的介电性能有较大的影响。随陶瓷含量的增大,PMN/EP的ε非线性增大,PMN体积分数从0%增加到50%时,复合材料的ε从4.7增加到29.87;PMN/EP的介电损耗增大。随频率的增大,复合材料的ε下降趋势,当频率大于10~5Hz后ε降缓慢并趋于稳定。压电陶瓷的粒径大小对ε有较大的影响,粒径越大ε高,而且ε频率增大而下降的趋势越大。随着温度升高,ε有增大,在测试温度范围内,介温曲线比较平缓。PMN/EP复合材料的介电性能具有良好的温度和频率稳定性。 导电相对压电陶瓷/导电相/环氧树脂复合材料的导电性能和介电性能有较大的影响。随导电相含量的增大,复合材料的电阻率降低,当CB含量为树脂质量的6%、CNFs含量为树脂质量的0.6%时,PMN/CB/EP、PMN/CNFs/EP复合材料由绝缘体向半导体转变,此时的体积电阻率约为10~8Ω·m数量级。随导电相含量增大,PMN/CB/EP、PMN/CNFs/EP复合材料的介电常数ε、介电损耗tanδ增大,并在含量达到逾渗阈值时,ε、tanδ迅速增大。 压电陶瓷对PMN/EP复合材料的阻尼性能也有较大的影响,当陶瓷粒径为7~35μm、体积分数为20%时,复合材料的β_(max)、TA和△T达到最大值,阻尼性能最好。PMN/EP复合材料的阻尼耗能由三部分贡献:环氧树脂的粘弹性阻尼、界面摩擦耗能和介电损耗耗能。 引入导电相后,压电相/导电相/环氧树脂复合材料的阻尼损耗因子增大,压电阻尼作用机制发挥最大作用的条件是复合材料的电阻率处于绝缘体-半导体的逾渗转变区,此时电阻率约在10~8Ω·m数量级,导电相能够形成完整的导电通道并有效地将电荷转化为热能而耗散。压电相/导电相/坏氧树脂复合材料的阻尼能力随动态载荷大小和频率的增大而增大,表现出一定的自适应阻尼控制性。在压电陶瓷/导电相/环氧树脂复合体系中,复合材料的阻尼由压电阻尼、介电损耗、环氧树脂的粘弹性阻尼、界面摩擦耗能协同起作用。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB332

【引证文献】
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1 吴赞;环氧树脂基压电复合材料阻尼性能研究及应用分析[D];武汉理工大学;2011年
2 黄玲;PZT薄膜热退火工艺的研究及微传感器的制备[D];武汉理工大学;2011年
3 王佳婕;压电第一性原理计算及基于压电效应复合材料阻尼模型研究[D];武汉理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 安勇,李世荣;测定环氧值方法的改进[J];安徽化工;2003年04期
2 闻荻江,王红卫,项瑞阳;界面改性对钛酸铅/环氧树脂压电复合材料性能的影响[J];材料研究学报;1999年06期
3 晏雄,张慧萍,住田雅夫;应用压电陶瓷的减振复合材料研究[J];中国纺织大学学报;2000年02期
4 李琳,周振功,张明福,王彪;PST-PT/PVDF复合材料的制备及介电性能[J];复合材料学报;2004年03期
5 张联盟,游达;0-3PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能[J];复合材料学报;2004年03期
6 蔡俊;周保学;蔡伟民;;导电相对压电复合材料吸声性能的影响[J];复合材料学报;2006年03期
7 黄微波,战凤昌;聚氨酯阻尼材料动态力学性能的研究[J];高分子材料科学与工程;1992年04期
8 张慧萍,晏雄,董跃清;PVDF/PZT/CB高分子复合材料的介电耗能机制[J];高分子材料科学与工程;2004年02期
9 王晏研,陈喜荣,黄光速,潘启英,吴锦荣;CIIR/ACM/PZT/CB复合材料的阻尼性能[J];高分子材料科学与工程;2005年03期
10 张莉路,胡克鳌,吴人洁;第三相对0-3型钛酸铅/环氧树脂压电常数的影响[J];高分子材料科学与工程;1994年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘晓芳;PZT/聚合物基压电复合材料结构与性能研究[D];武汉理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何政;0—3型PZT/PVDF压电复合材料的制备、结构和性能研究[D];武汉理工大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋中健,王玲,张敬国;不饱和聚酯树脂新型室温固化体系[J];工程塑料应用;1997年05期
2 高树理,柴孟贤,张明习;透波复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2000年05期
3 梁威,杨青芳,马爱洁;环氧树脂增韧改性新技术[J];工程塑料应用;2004年08期
4 张麟;梁国正;杨莉蓉;何少波;;碳纳米管改性双马来酰亚胺树脂体系的性能[J];工程塑料应用;2007年02期
5 陈亚东;张慧波;彭振博;;改性超细滑石粉及其对聚氨酯弹性体性能的影响[J];工程塑料应用;2007年09期
6 谈娟娟;贾智源;盛德鲲;杨宇明;;聚醚型聚氨酯弹性体的合成及其动态力学行为[J];工程塑料应用;2009年09期
7 刘晓;;动态热力学分析在高分子材料中的应用[J];工程塑料应用;2010年07期
8 李守海;庄晓伟;王春鹏;储富祥;;PE-g-MAH增容改性LDPE/橡实壳纤维复合材料的研究[J];工程塑料应用;2010年11期
9 曹青华;孙洪秀;纪清林;庄韦;;邻甲酚醛环氧树脂/核壳粒子共混物的性能研究[J];工程塑料应用;2011年09期
10 柳丛辉;唐玉生;孔杰;;氰酸酯树脂体系介电性能研究新进展[J];工程塑料应用;2011年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 晏雄;张慧萍;住田雅夫;;CPE/BaTiO_3/VGCF复合材料的减振性能研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
2 刘杰;田宇黎;郭云霞;梁节英;;PAN基碳纤维表面电化学改性的研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
3 陶志强;陈伟明;范琳;杨士勇;;新型高强高韧环氧基体树脂体系研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
4 魏涛;黄志雄;石敏先;;P82/EP复合材料动态力学性能研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
5 谢校臻;王继辉;冀运东;;脱硫烟道用乙烯基酯树脂复合材料力学性能测试[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
6 高桂波;钱春香;朱晨峰;王辉;丁士卫;;粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响[A];第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集[C];2006年
7 吉岸;刘祥峰;袁纪烈;;添加MgLiSi玻璃对BNT陶瓷的介电性能和耐压强度的影响[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
8 徐玲芳;陈文;周静;;1-3型压电复合材料研究现状与展望[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2005学术年会论文专辑[C];2005年
9 侯来广;曾令可;;陶瓷废料的综合利用现状[A];《现代陶瓷科技进步与发展》学术研讨会论文集[C];2005年
10 石丽芬;汤李缨;程金树;;KOH对离子交换硼硅酸盐玻璃性能的影响[A];2007中国浮法玻璃及玻璃新技术发展研讨会论文集[C];2007年
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1 杜景红;凝胶注模成型法制备1-3型PMN-PZT/环氧树脂压电复合材料研究[D];昆明理工大学;2009年
2 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
3 谭红琳;金属离子掺杂的ZnO第一性原理计算及透明导电薄膜制备研究[D];昆明理工大学;2009年
4 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
5 张志奋;浆膜动态性能研究及其在蒙脱土掺杂浆料改性效果评价中的应用[D];东华大学;2010年
6 鲁江;碳纳米管/Lyocell纤维的研制及其应用初探[D];东华大学;2010年
7 王卓;A(Fe_(0.5)B_(0.5))O_3(A=Ba,Sr;B=Nb,Ta)陶瓷的巨介电效应及其调控[D];浙江大学;2010年
8 马玉婷;压电管式复合驱动器及其应用研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 徐民;Nd_xLu_(1-x)VO_4系列激光晶体的生长及其性能研究[D];山东大学;2011年
10 张晓琳;微波法制备YAG粉体微观结构的调控及其烧结性的研究[D];山东大学;2011年
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1 石琢;纤维/颗粒—树脂基层合复合材料的吸声性能研究[D];浙江理工大学;2010年
2 况琦;制备环境温度及紫外线灯照射改善ITO薄膜性能的研究[D];浙江理工大学;2010年
3 毛拉洁;十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵的合成及应用研究[D];郑州大学;2010年
4 霍萃萌;黄腐酸基β-环糊精醚的合成及对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附性能[D];郑州大学;2010年
5 程慧;正交相Y_2Mo_3O_(12)薄膜的制备及光吸收性能研究[D];郑州大学;2010年
6 王冰花;振动对iPP结晶行为的影响[D];郑州大学;2010年
7 杨俊杰;树脂基复合材料板簧结构阻尼性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘杰;基于时差法的超声波流量计设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘小顺;压电智能结构的有限元仿真与实验研究[D];大连理工大学;2010年
10 李清泉;有机化蒙脱土改性沥青的性能研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 严辉,杨巍,宋雪梅,吕广宏;第一原理方法在材料科学中的应用[J];北京工业大学学报;2004年02期
2 姜德义,郑拯宇,李林,任松;压电陶瓷片耦合振动模态的ANSYS模拟分析[J];传感技术学报;2003年04期
3 张文毓;;磁致伸缩智能材料研究进展[J];传感器世界;2009年02期
4 万勇军,谢美丽,顾宜;高分子阻尼材料进展[J];材料导报;1998年02期
5 谢建宏;张为公;梁大开;;智能材料结构的研究现状及未来发展[J];材料导报;2006年11期
6 魏凤春;张恒;张晓;贺跃进;;智能材料的开发与应用[J];材料导报;2006年S1期
7 闻荻江,王红卫,项瑞阳;界面改性对钛酸铅/环氧树脂压电复合材料性能的影响[J];材料研究学报;1999年06期
8 晏雄,张慧萍,住田雅夫;应用压电陶瓷的减振复合材料研究[J];中国纺织大学学报;2000年02期
9 晏伯武;;大功率铅基压电陶瓷材料的研究进展[J];佛山陶瓷;2007年05期
10 张联盟,游达;0-3PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能[J];复合材料学报;2004年03期
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1 贺江平;钟发春;罗世凯;;以聚苯胺为导电通道的压电陶瓷/聚合物阻尼复合材料[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
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1 刘梦伟;基于双压电PZT薄膜单元的悬臂梁式微力传感器研究[D];大连理工大学;2006年
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1 杨亦权;压电陶瓷/聚合物复合材料压电阻尼性能研究[D];浙江大学;2002年
2 任兴仑;振动控制的主被动混合阻尼结构的研究[D];华侨大学;2002年
3 潘平彬;基于ANSYS的压电复合材料性能分析与研究[D];南京航空航天大学;2004年
4 陈永富;压电智能结构振动控制研究[D];西安建筑科技大学;2004年
5 汪远;压力式光纤液位传感器的研究[D];西北工业大学;2005年
6 常银昌;磁流变阻尼器的桥梁振动控制[D];武汉理工大学;2006年
7 何慧敏;PMN/EP复合材料的制备工艺及其性能研究[D];武汉理工大学;2007年
8 杨国瑞;环氧树脂基压电阻尼复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2008年
9 李阳;PMS-PZN-PZT四元系压电陶瓷的性能研究[D];天津大学;2007年
10 于禧;PZT压电陶瓷的内应力效应的分析[D];天津大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任重远,齐丽英;端羟基聚丁二烯橡胶增韧环氧树脂的研究[J];工程塑料应用;1992年02期
2 陈祥宝;导电聚合物复合材料的发展[J];工程塑料应用;1993年04期
3 张慧萍,晏雄,董跃清;PVDF/PZT/CB高分子复合材料动态机械性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2004年02期
4 赵海云;PVDF压电膜的性能及其应用[J];传感器世界;2000年03期
5 何德玶,陈锋,张勇;发展中的新型多孔泡沫金属[J];材料导报;1993年04期
6 韦春,谭松庭,王霞瑜,章明秋,曾汉民;热致性液晶增韧环氧树脂的研究进展[J];材料工程;2002年02期
7 张彦中,沈超;液体端羧基丁腈(CTBN)增韧环氧树脂的研究[J];材料工程;1995年05期
8 王红卫,闻荻江,项瑞阳;钛酸铅-环氧树脂压电复合材料的制备[J];材料开发与应用;1998年06期
9 晏雄,张慧萍,住田雅夫;应用压电陶瓷的减振复合材料研究[J];中国纺织大学学报;2000年02期
10 陈勇,高亹,陶宝祺;复合材料构件气动载荷响应主动控制技术研究[J];东南大学学报(自然科学版);2000年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 游达;PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能研究[D];武汉理工大学;2003年
2 张凌;雷达吸波涂料粘结剂增韧研究[D];中国地质大学;2003年
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1 何慧敏;王雁冰;沈强;黄志雄;张联盟;;压电陶瓷/聚合物基新型阻尼复合材料的研究进展[J];材料导报;2008年01期
2 韩建德;郑宁;;碳纳米管树脂基复合材料阻尼性能的研究进展[J];纳米科技;2008年05期
3 梅启林;杜明;徐莎;王雁冰;黄志雄;;PMN/CB/IIR复合材料的阻尼性能研究[J];武汉工程大学学报;2008年02期
4 黄志雄;石敏先;张联盟;王雁冰;魏涛;;PMN/CB/EP阻尼性能的力和频率特性[J];武汉理工大学学报;2009年01期
5 赵培仲,朱金华,花兴艳;阻尼材料中气泡的存在对结构阻尼性能的影响[J];振动、测试与诊断;2005年02期
6 丁新波;张慧萍;晏雄;;杂化材料中有机小分子形态对阻尼性能影响[J];材料工程;2008年04期
7 谭亮红;罗仡科;贺才春;杨军;;橡胶阻尼材料的阻尼性能研究[J];橡胶工业;2008年09期
8 田勇;王秀芳;杨卓如;;PPE/EP体系的介电性能和耐溶剂性研究[J];塑料科技;2007年08期
9 郑娟丽;黄志雄;石敏先;王晓倩;;聚氨酯改性环氧树脂性能研究[J];粘接;2010年07期
10 张一飞;文庆珍;朱金华;余超;;高分子阻尼材料的研究进展[J];材料开发与应用;2011年04期
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1 王婧婧;刘艳明;王志强;轩立新;;环氧树脂改性氰酸酯树脂体系介电性能研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
2 杨明;嵇培军;张华;崔溢;蔡良元;白树成;;环氧树脂改性多官能团氰酸酯树脂复合材料性能的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
3 杨明;嵇培军;蔡良元;张华;白树成;;环氧树脂改性多官能团氰酸酯树脂复合材料性能的研究[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
4 马军鹏;李齐方;;氰酸酯-环氧树脂共固化物性能的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
5 杨国瑞;黄志雄;石敏先;郦亚铭;;一种环氧树脂阻尼灌封胶的热氧加速老化研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
6 嵇培军;杨明;蔡良元;温磊;白树成;;环氧树脂改性氰酸酯复合材料性能的研究[A];探索 创新 交流——第三届中国航空学会青年科技论坛文集(第三集)[C];2008年
7 贺江平;钟发春;罗世凯;;以聚苯胺为导电通道的压电陶瓷/聚合物阻尼复合材料[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 董丽杰;权红英;刘晓芳;杨小旭;熊传溪;;PZT/纳米晶PVC复合材料电性能研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
9 吕金艳;王雷;柴红梅;;低粘度RTM环氧树脂动态力学性能分析[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
10 诸静;杜伟;;改性Ag-80环氧树脂的阻尼性能研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
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1 王雄伟;环氧树脂价格持稳趋升[N];中国化工报;2006年
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3 记者 彭展;全球环氧树脂2015年需求近200万吨[N];中国石化报;2010年
4 王雄伟;我已成环氧树脂消费第一大国[N];中国化工报;2005年
5 湖北 曾安君;环氧树脂绕组的拆除技巧[N];电子报;2008年
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10 特约记者 王雄伟;“双绿指令”挑战环氧树脂产业[N];中国化工报;2006年
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1 石敏先;压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2008年
2 王芳;环氧树脂新型固化体系及其碳纳米管复合材料的研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 陆绍荣;环氧树脂/二氧化硅-二氧化钛纳米杂化材料的制备及其性能研究[D];湘潭大学;2005年
4 刘黎明;聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究[D];武汉大学;2005年
5 王秀霞;超支化聚酯的合成与应用研究[D];浙江大学;2006年
6 胡兵;改性聚醚醚酮增韧环氧树脂的研究[D];武汉理工大学;2007年
7 顾健;空心球/环氧多孔材料的材料阻尼及管结构阻尼研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 李士伟;电子封装材料用新型环氧树脂的制备及性能研究[D];吉林大学;2009年
9 王建国;多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料结构与性能的研究[D];浙江大学;2006年
10 蔡红莉;新型含联苯基团酚氧树脂及其共混复合材料的性能研究[D];吉林大学;2007年
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1 田晟;环氧树脂基压电阻尼复合材料的制备与性能研究[D];北京化工大学;2008年
2 魏涛;环氧树脂基压电阻尼复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2008年
3 张国伟;环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
4 唐韵;基于压电陶瓷逆压电效应原理的3MN叠加式力标准机的研究[D];电子科技大学;2010年
5 郑惠清;压电陶瓷在超声波电机中的应用研究[D];武汉理工大学;2010年
6 常鹏;低温烧结铌镁锑锰锆钛酸铅(PMMNS)压电陶瓷及性能研究[D];暨南大学;2011年
7 何慧敏;PMN/EP复合材料的制备工艺及其性能研究[D];武汉理工大学;2007年
8 张治刚;钛酸钡模板织构化压电陶瓷的组织与性能[D];西安工业大学;2010年
9 陈培洪;新型非共振式压电直线电机的研究[D];南京航空航天大学;2011年
10 马敏;碳纳米管/铌镁锆钛酸铅/环氧树脂基压电阻尼材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2009年
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