压电陶瓷PLZT、压电高分子PVDF膜及其复合材料的制备与性能研究

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PLZT纳米陶瓷粉体的制备和研究。首次用加速溶胶-凝胶法制备了稀土元素镧掺杂的锆钛酸铅Pb(1-x)Lax(Zr0.52Ti0.48)O3(PLZT),研究了溶剂乙二醇单甲醚和水的比例及掺杂量对PLZT的晶化温度和晶粒尺寸的影响,对凝胶的形成以及凝胶分解晶化的过程做了较为深入的研究。结果表明,随溶剂比例的增大,PLZT粉体的晶化温度升高,晶粒尺寸增大,当V(C3H8O2)/V(H2O)=4.55时,不仅缩短了溶胶-凝胶过程的时间,且得到的PLZT粉体晶化温度低(475℃),晶粒的粒径分布集中(60~70nm)。在掺杂量为6%时陶瓷有最大的d33常数,相对于固相反应法有以下优点:合成温度显著降低,颗粒超细,粒径分布窄。研究了PVDF的相转变。用IR、X-ray衍射和DSC表征了PVDF薄膜,挤压塑性变形引起的结构改变可能是由于分子链更紧密的堆积排列,以至形成更致密的晶型。对薄膜施加的张力导致在晶体中分子链的重新排列以及晶体的取向,这样造成了晶体的相互转化。在拉伸率为4.5-5,90℃时可以得到最高的β相含量。制备研究了PLZT/PVDF复合压电材料,实验结果表明,一般地,极化电场越高,极化时间越长,极化温度越高则复合材料的压电性能越好,但极化电场过高会导致复合材料被击穿,极化温度过高,压电性能反而下降。在同样的极化条件下,陶瓷含量越高,则复合材料的压电性能越好,但陶瓷含量过高,将会使复合材料成型困难,极化不易而且耐压值下降,反而不利于压电性能的提高。对陶瓷粉体用硅烷偶联剂处理后得到的复合材料显示出更高的压电常数。
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