【摘 要】
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压电高聚物具有柔软、质轻、可以加工成任意形状的优点,制备过程简单,解决了压电陶瓷脆性,极化困难的问题。传统的压电高聚物主要是聚偏二氟乙烯(PVDF),它的高温压电稳定性较差
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压电高聚物具有柔软、质轻、可以加工成任意形状的优点,制备过程简单,解决了压电陶瓷脆性,极化困难的问题。传统的压电高聚物主要是聚偏二氟乙烯(PVDF),它的高温压电稳定性较差,且其熔点较低,难以满足一些特定高温领域的应用。聚丙烯腈(PAN)是一种新型的压电高聚物,它的压电输出高于PVDF。在固态下,PAN有两种分子构象即31螺旋构象和平面锯齿构象,平面锯齿构象对应PAN的压电性能。在高温环境中PAN的分子构象倾向于向31螺旋构象转变,会使其压电性能降低。针对上述问题,本文采用静电纺丝的方法制备了PAN基复合压电材料,研究内容如下:首先,制备了PAN/无机盐复合纤维膜,研究了无机盐用量、纺丝转速对PAN/无机盐复合纤维膜压电性能的影响。通过FTIR、XRD、力学性能、压电性能及压电稳定性测试,得出结论如下:当掺杂无机盐分别为Al Cl3、Na NO3、Fe Cl3·6H2O时,掺杂用量分别为0.9%、0.9%、12%,纺丝转速分别为1000 mm/s、1000 mm/s、1100 mm/s时,压电性能分别达到最佳。在高温松弛热处理后掺杂无机盐的复合纤维膜的压电性能均高于纯PAN纤维膜。其次,制备了PAN/PVDF复合纤维膜,研究了PAN与PVDF的比例对复合纤维膜压电性能的影响。当PAN与PVDF的比例为70:30时,复合纤维膜的压电性能最好。通过DSC、力学性能以及FTIR、XRD测试,证实了在PAN与PVDF之间存在相互作用力,这种相互作用力有利于提高复合纤维膜的压电性能及其压电稳定性。最后,制备了PAN/GO复合纤维膜,通过FTIR、XRD、DSC、力学性能以及压电性能测试,得出结论如下:当GO掺杂用量为0.75%,纤维膜的压电性能最佳,在PAN与GO之间形成的相互作用力有利于提高复合纤维膜的压电性能及压电稳定性。本文将PAN与无机盐、高聚物及纳米粒子复合成功制备了复合压电材料,其压电性能及压电稳定性得到改善,这种复合压电材料将在高温领域中具有重要的意义和应用价值。
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