丁腈橡胶基压电复合材料制备及其性能研究

摘要

本论文以丁腈橡胶为基体，压电陶瓷粉体为功能相，导电碳黑为导电相制备了新型压电复合材料。研究了压电陶瓷用量、粒径、导电碳黑、偶联剂、极化工艺和成型工艺对于压电复合材料击穿电压、压电性能及介电性能的影响；另外，研究了压电复合材料性能的耐久性以及压电陶瓷用量、极化工艺和成型工艺对材料耐久性的影响。 研究发现，随着压电陶瓷体积用量的增加，材料的压电常数、介电常数均增大。通过对填充不同粒径的压电陶瓷的复合材料的压电和介电性能的研究，得出随着压电陶瓷粒子粒径的增大，复合材料的压电常数增大，介电常数减小。 适量导电碳黑的加入，提高了复合材料的压电性能和介电性能，但是随着导电碳黑含量的提高，复合材料容易被击穿，因此，我们选择导电碳黑的体积含量为6％。 硅烷偶联剂的加入改善了界面的情况，使得压电陶瓷更好的分散在丁腈橡胶中，其击穿电压、压电常数和介电常数有所提高，而对于介电损耗没有影响。 研究了极化条件对橡胶基压电复合材料性能的影响，确定的最佳极化工艺条件为：极化电压为击穿电压的80％，极化时间为30min，极化温度为80℃。研究了材料成型工艺对复合材料压电性能的影响，研究表明，冷压法制得的复合材料的压电常数和介电常数都比热压法制得的要高。 对材料进行热处理后，改善了压电陶瓷和橡胶的相容性，复合材料的均一性提高，从而提高了复合材料的击穿电压和压电常数，而对其介电性能没有影响。 随着停放时间的延长，压电复合材料存在着去极化的现象，随着压电陶瓷含量的提高，复合材料压电性能的耐久性提高。极化时间、极化温度和极化电压的增大有助于复合材料压电性能的耐久性提高。冷压法和热压法两种成型工艺对于复合材料压电性能的耐久性影响不大。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

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第一章绪论

1.1压电材料

1.1.1压电效应

1.1.2压电材料的表征

1.1.3压电材料的分类

1.1.4压电材料的应用

1.2压电复合材料

1.2.1压电复合材料的分类

1.2.2影响压电复台材料性能的因素

1.2.3压电复合材料的研究现状

1.2.4压电复合材料的应用

1.2.5压电复合材料的发展方向

1.3 0-3型压电复合材料

1.3.1 0-3型压电复合材料的结构

1.3.2 0-3型压电复合材料的制备工艺

1.3.3 0-3型压电复合材料的极化

1.3.4 0-3型压电复合材料存在的问题

1.3.5 0-3型压电复合材料的应用

1.4论文研究的意义和内容

第二章试验部分

2.1试验原材料

2.2基本配方

2.3仪器设备

2.4压电复合材料的制备工艺

2.5性能测试

2.5.1击穿电压测试

2.5.2压电性能测试

2.5.3介电性能测试

2.5.4扫描电子显微镜

2.5.5压电陶瓷的粒度分析

第三章结果与讨论

3.1材料的性能分析

3.1.1丁腈橡胶

3.1.2压电陶瓷PMN

3.2压电陶瓷对压电复合材料性能的影响

3.2.1压电复合材料的微观结构分析

3.2.2压电陶瓷体积含量的影响

3.2.3压电陶瓷粒径的影响

3.3导电碳黑对压电复合材料性能的影响

3.4硅烷偶联剂对压电复合材料性能的影响

3.5极化工艺对压电复合材料性能的影响

3.5.1极化温度

3.5.2极化时间

3.5.3极化电压

3.6成型工艺对压电复合材料性能的影响

3.7热处理对压电复合材料性能的影响

3.8压电复合材料压电性能的耐久性

3.8.1压电陶瓷含量的影响

3.8.2极化工艺的影响

3.8.3成型工艺的影响

第四章结论

参考文献

致谢

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