压电陶瓷/聚合物复合材料压电阻尼性能研究

【摘要】： 在导电填料/压电陶瓷/聚合物复合材料体系中，根据压电、导电原理，机械振动能(或声能)可通过压电陶瓷的压电效应转换为电能，并通过体系中导电填料形成的导电网络，将电能以热的形式耗散，从而达到减振降噪的效果。 本论文在研究压电陶瓷种类、含量、极化条件等因素对压电陶瓷/聚合物二组分复合体系的压电性能、流变行为影响的基础上，探索了制备高性能减振降噪聚合物阻尼复合材料组分配方和加工工艺。 研究了压电陶瓷/聚合物复合材料的压电性能，发现不同压电陶瓷以及压电陶瓷的体积分数对复合体系的压电性能影响极大。选择具有高的压电常数和介电常数的压电陶瓷颗粒作为功能相，并以60％～70％体积分数与聚合物共混。其复合材料表现出较高的压电性能和良好的加工性能。探索了极化条件对复合体系是否具有压电性能的影响。结果表明，对各压电复合材料均存在一个最佳的极化温度和最佳极化电场(EP)。此时，压电陶瓷在体系中的极化定向排列程度最高，复合体系的压电性能最优。在饱和电场(Es)下，压电常数(d33)随极化时间(tp)的变化而变化，极化初期d33随tp的增加而迅速增高；极化一定时间后，d33趋于平缓。 研究了压电陶瓷/聚合物复合体系的动态力学，发现压电陶瓷在聚合物中的分散状况和与聚合物间的相互作用，直接影响复合体系内耗(tan6)和动态模量(G，，G·)的大小。颗粒结构性高的压电陶瓷，其复合体系内耗大；在高极化电压、长极化时间下，压电陶瓷颗粒在聚合物中分散比较均匀，与聚合物接触面大，相互间作用强；在外力作用时，体系tanb、G，，G·呈现大的值。SEM照片部分地说明了颗粒分布和与聚合物间的结合情况。 导电填料/压电陶瓷/聚合物复合体系的动态流变行为研究结果表明，导电填料的种类影响复合体系流变行为。如碳纤维可以在聚合物中形成三维网络，导电性能优。通过研究动态流变行为对导电填料含量的依赖性，发现导电填料含量增 浙江大学硕士学位论文 加，体系的动态模量存在一转变现象，被认为与颗粒在聚合物中的分散、填料与 聚合物间相互作用密切相关。