0-3型PZT/PVDF复合压电陶瓷的制备和性能文献综述

 2021-10-06 01:10

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1. 压电陶瓷1.1 研究背景　　　随着社会科技的不断发展，人们对材料的要求越来越高，智能材料的研究也越来越引起人们的重视。

而作为智能材料中的主导材料，压电材料更加引起各国科学家们的重视。

　　　压电效应的发现[1]是在1880年，居里兄弟在研究电性能和晶体对称关系时发现的。

当对石英在某一方向上施加应力时，在晶体的两端会出现数量相同符号相反的电荷；而施加反向力时，电荷的性质也相反，而且一定范围内电荷密度和施加的应力大小成正比，这一现象成为正压电效应。

反之，若施加一定方向的电场，也会出现相应的外形尺寸变化，这一现象成为逆压电效应。

　　　晶体压电效应原理[2]如下图所示。

(a)图中晶体不受力，因而其正电荷重心与负电荷重心重合，晶体总体电矩为零，所以晶体表面不带电；(b)图中晶体受压应力，(c)图中晶体受拉应力，其正电荷重心与负电荷重心都发生了相对的位移，导致晶体总电矩改变，所以晶体表面带电。

(a) (b) (c)图 1-1 压电陶瓷极化前后晶体取向变化：(a)极化前；(b)施加直流电场E；(c)取消电场后压电复合材料2.1 压电复合材料的研究现状　　　压电复合材料是20世纪末出现的一种压电材料，它由压电陶瓷和高分子聚合物复合而成，不仅保持了陶瓷的压电效应，还具有聚合物的柔性，广泛用于水声、电声、超声等领域。

　　　压电陶瓷/聚合物复合材料[3]是一种新型的功能材料，一般是将压电陶瓷和压电有机聚合物基体按一定的质量或体积比例、通过一定的连通方式和一定的几何空间分布复合而成。

　　　表2-1 几种压电材料极其主要性能参数材料名称 ε d33 10-12C/N g33 10-12 C/N K石英 4.5 -2.3 -57.5 10BaTiO3 1700 191 11.4 30PVDF 12 30 200 1.9表2-1为几种压电材料的各项性能指标，可见压电陶瓷具有良好的压电性能，较低的介电损耗和较大的机电耦合系数，但其成型温度高、制备工艺复杂、不易制得很薄的薄膜材料和复杂的形状，而且其耐冲击性不强、声阻抗大，不易与空气和水匹配，密度大、易碎、静水压压电常数小等缺点也限制了它的使用。

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