论文部分内容阅读
本文在查阅国内外有关磁电复合材料的文献的基础上,以聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为基体材料,利用稀土合金Terfenol-D的磁致伸缩性能和压电陶瓷锆钛酸铅（PZT）的压电性能,制备了一系列磁电复合材料,研究了影响复合材料的介电、压电以及磁电性能的因素。为聚合物基磁电复合材料的研究和应用提供依据。 通过简单混合方法制备了PVB/PZT复合材料,测试了复合材料的介电和压电性能,确定了磁电复合材料中PVB的最佳含量。结果表明,随着PVB体积含量fPVB的增加,复合材料的介电和压电性能降低;在fPVB为0.15时,SEM图显示复合材料结构致密,表明PVB具有良好的粘结性能。此时,复合材料的介电常数和压电常数都达到最大值,分别为150和47pC/N;当fPVB超过0.5后,复合材料的介电和压电性能急剧降低。为进一步提高复合材料的综合性能,在PVB/PZT复合材料中添加少量的炭黑制备了PVB/PZT/炭黑复合材料。性能测试结果表明:少量的炭黑的加入,促进了压电陶瓷相的极化,从而提高了复合材料的介电和压电性能,特别是材料的压电性能有明显的提高。当fPVB为0.2～0.3时,复合材料的综合性能较好,因此在制备磁电复合材料时,确定fPVB为0.3。 利用PVB优良的粘结性能和Terfenol-D的磁致伸缩效应以及PZT的压电效应制备了PVB/PZT/Terfenol-D三相磁电复合材料,其中Terfenol-D的体积含量fTerfenol-D在0.01～0.06之间变化。性能测试结果显示:随着fTerfcnol-D的增加,复合材料的介电性能和压电性能增大;三相复合材料的磁电转换系数（dE/dH）33随fTerfenol-D增加而增大,在4500Oe、100kHz、fTerfenol-D为0.04时,复合材料的磁电转换系数（dE/dH）33达到最大值720mV/cm·Oe。当fTerfenol-D超过0.04之后,复合材料极化困难,压电性能较低,影响了复合材料的磁电性能。 制备了PVB/PZT/Terfenol-D层状复合材料,以克服三相复合材料存在的Terfenol-D含量低,磁电性能不高的问题,并研究了层状复合材料的介电、压电以及磁电性能。结果表明:层状复合材料有效提高了Terfenol-D的含量,复合材料的磁电性能提高;层状复合材料（dE/dH）33的最大值出现在PVB/Terfenol-D层厚度为0.5mm（fTerfenol-D为0.17）时,磁场强度为4500Oe、频率110kHz时测定其磁电转换系数（dE/dH）33达到1800mV/cm·Oe。复合材料综合电性能优良。