0-3型壓電復(fù)合材料D-,33-的數(shù)值分析與材料優(yōu)化制備.pdf

1、壓電復(fù)合材料的研究雖然廣泛,但提高其壓電性能的難題一直難以跨越.本文通過(guò)建立復(fù)合壓電材料的幾種理論模型,并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值分析,找出了影響復(fù)合材料壓電性能的因素,以利于更快更好地實(shí)現(xiàn)材料復(fù)合材料壓電性能的飛躍.數(shù)值分析的結(jié)果表明:組元的介電常數(shù)、壓電常數(shù)、彈性模量、顆粒尺寸等均對(duì)復(fù)合材料的壓電性能存在一定的影響,在提高復(fù)合材料的性能,須從多方面著手.組元的強(qiáng)壓電性通常帶來(lái)復(fù)合材料的高壓電性,但這并不是組合的全部.由于有機(jī)相和無(wú)機(jī)相的壓電常數(shù)

2、具有相反的符號(hào),導(dǎo)致有機(jī)相的壓電能力越強(qiáng),復(fù)合材料的壓電性能越差.解決這一問(wèn)題的途徑有叁種:降低有機(jī)相的壓電能力;提高無(wú)機(jī)相的壓電能力;設(shè)法使兩種組元壓電常數(shù)的符號(hào)一致后提高有機(jī)相的壓電能力.彈性模量的差異使不同組元間的結(jié)合受到影響.對(duì)0-3型復(fù)合材料而言,應(yīng)力的傳遞主要通過(guò)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有機(jī)相進(jìn)行,而大的彈性模量差異延遲的材料內(nèi)部應(yīng)力的傳遞,起主要作用的壓電陶瓷相因所受應(yīng)力小而減弱了其壓電能力的發(fā)揮,最終表現(xiàn)為復(fù)合材料壓電能力的下降.

3、顆粒形狀和尺寸也影響到0-3復(fù)合材料的壓電性能.陶瓷顆粒在不同堆積方式下,對(duì)復(fù)合材料的壓電常數(shù)的貢獻(xiàn)不同.使用不同的復(fù)合工藝,材料的顆粒的排布方式不同,最終表現(xiàn)出性能的差異.在無(wú)機(jī)組元含量較低時(shí),顆粒傾向于分散;隨著無(wú)機(jī)組元含量的提升,分散狀態(tài)無(wú)法容納所有的陶瓷顆粒,使其排布發(fā)生變化,并最終歸于密堆積方式排布.在各種不同排列方式中,陶瓷粒度均對(duì)復(fù)合材料壓電性能產(chǎn)生影響.在最密堆積排布下,采用不同粒度的陶瓷顆粒,使小顆粒填充于大顆粒堆積的