压电复合材料

摘要： 为了拓展换能器带宽和实现换能器水平方向上全向发射,本文研制了一种圆柱状高频宽带水声换能器,同时开发了压电敏感元件曲面成环新工艺。该换能器采用压电复合材料作为有源材料,三环轴向叠堆产生模态耦合和添加匹配层的方式拓展换能器的带宽。利用ANSYS有限元仿真确定了不同敏感元件圆环的尺寸。通过切割-浇注-曲面成环等工艺制备出内半径不同、外半径相同的压电复合材料圆环,并将不同壁厚的圆环通过轴向叠堆制作成换能器。测试结果表明:该换能器-3 dB频带范围为330~430 kHz,带宽达100 kHz,最大发送电压响应为163.4 dB,水平指向性开角为360°。

摘要： 研制了一种嵌套式高频宽带复合材料换能器,利用1-3型压电复合材料Q值较低、频带较宽的特点,采用组合式的结构拓展换能器的工作带宽。通过切割框型压电陶瓷、灌注环氧树脂得到压电复合材料框型敏感元件,再将不同厚度的框型敏感元件沿轴向嵌套从而制成多层嵌套的压电复合材料敏感元件。建立1-3型压电复合材料中压电小柱的等效电路,根据等效电路计算出压电小柱的谐振频率,并与1-3型压电复合材料的谐振频率理论计算结果进行对比。通过ANSYS软件对敏感元件结构进行仿真,并根据仿真结果确定了敏感元件的最佳设计方案。最终制作出的换能器进行水下测试,该换能器的谐振频率为310 kHz,最大发送电压响应为188.5 dB,3 dB带宽可达130 kHz,接收灵敏度最大可达186.8 dB,3 dB带宽可达90 kHz,谐振频率处3 dB的指向性开角约为2.4◦。该嵌套式敏感元件可实现换能器宽带发射与接收声波的目标。

摘要： 3-3型压电复合材料在超声波传感器、水下声学检测等领域有着广泛的应用。锆钛酸铅(PZT)陶瓷通过复合有望制备具有低介电常数、低脆性等优点的复合材料。采用直写成型技术制备了PZT三维木堆结构支架,结合浸渍法填充环氧树脂制备了3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料。研究了陶瓷相体积分数对3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料的介电、压电、铁电性能的影响,并对比了PZT陶瓷支架与PZT/环氧树脂复合材料的介电与压电性能。研究结果表明,随着陶瓷相体积分数的增加,复合材料的介电常数、压电常数及剩余极化强度都会增大,PZT支架具有更大的介电常数、压电常数、压电电压常数;当陶瓷相体积分数为36%时,PZT支架与PZT/环氧树脂的压电电压常数分别达到151.0 mV·m/N与104.0 mV·m/N。PZT/环氧树脂复合材料同时具备了压电陶瓷的硬度、电性能,以及聚合物的柔韧性、低密度等优势,其应用前景良好。

摘要： 采用柔性压电复合材料传感器进行法兰螺栓松动检测,研究PZT粒径对复合材料压电和介电性能的影响。制备的复合材料压电电压常数g达到117 mV·N。采用柔性复合材料传感器接收单个和多个螺栓在不同松动程度下的超声波,获得超声波透射信号首达波幅值随螺栓松动变化规律。结果表明,随着单个法兰螺栓松动程度加剧,超声波透射信号首达波幅值减小;法兰螺栓在相同预紧力矩情况下,超声波透射信号首达波幅值随着螺栓松动个数增加而减小。研究可为法兰螺栓松动定量检测提供理论依据。

摘要： 为提高搜救飞行器在突发外力干扰下依旧可以保持平稳运行的能力,以自身调节机制来迅速响应和适应外力冲击实现主动减振的压电复合材料设计了智能旋翼结构;基于BP神经网络算法的PID控制方法,建立了压电智能旋翼主动减振控制模型;利用Matlab/Simulink平台,通过神经网络算法对偏航角、横滚角、俯仰角三个参数动态调整从而实现飞行过程中对飞行器实时控制。最后在考虑实际飞行控制状态下进行了控制仿真试验。结果表明,该主动减振控制方法,具有带扰动补偿的反馈控制作用,可以有效抑制旋翼在飞行过程中产生的振动,减振效果可提高15%~30%。

摘要： 选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)是一种重要的3D打印加工技术,可制备传统加工无法制备的任意复杂形状的制件,广泛应用于航空航天、国防装备、医疗器械以及汽车等高新技术领域.本文介绍了SLS技术的加工原理和优势,综述了SLS技术加工成形用材料种类及聚合物基粉体材料的制备方法,主要包括相分离法、机械粉碎法、溶液法和喷雾干燥法.重点对SLS技术制备聚合物基压电复合材料及制品的国内外研究现状进行总结.虽然SLS打印制造技术面临聚合物原料种类少、功能缺乏、粉体生产成本高以及难以批量制备等瓶颈问题,但经过不断地创新与发展,SLS打印技术将成为高性能多功能高分子复合材料及其大型复杂制件的极佳制造方法.

摘要： 基于压电复合材料力学,通过引入合适的数值保角映射函数,运用Stroh公式和复变函数方法,研究了压电复合材料中含正六边形孔边两不对称裂纹的反平面问题.首先由压电复合材料反平面问题的本构方程和力-电平衡方程推导出其控制方程,结合留数定理和Cauchy积分公式,求解出电不可通和电可通边界条件下裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析表达式.数值算例分析了正六边形的孔洞边长、裂纹几何尺寸以及机电载荷对等效场强度因子和能量释放率的影响规律.研究结果表明:正六边形孔洞边长和裂纹长度的增加会导致等效场强度因子的增大;在电不可通和电可通边界条件下,能量释放率随着正六边形的边长、裂纹的长度和机械载荷的增加而增加.在电不可通边界条件下电位移既可以促进又可以抑制裂纹的扩展,而在电可通边界条件下电位移对裂纹扩展没有影响.

摘要： 本文将石墨烯纳米片添加进压电薄膜中,其杨氏模量由Halpin-Tsai模型计算.基于经典层合板理论,利用yon Karman大变形几何关系、Hamilton原理,以及Galerkin方法,建立简支石墨烯增强压电复合材料层合板的无量纲非线性常微分方程.利用多尺度法得到幅频响应方程,并基于Lyapunov稳定性理论得到解的稳定性判定条件.最后通过数值算例分析了各参数对简支板非线性动力学特性的影响.结果表明,石墨烯的压电系数、体积分数、长厚比及分布模式对系统的非线性振动特性影响显著.

摘要： 将压电复合材料拓展带宽技术和非谐振频段工作技术相结合,设计了一种非谐振压电复合材料宽带换能器.应用有限元软件进行建模仿真和优化计算,最终确定了换能器的结构尺寸参数.将压电复合材料振子灌封,制备了水声换能器并进行测试.结果 表明,换能器的-3 dB带宽可达40 kHz,带宽比达50％,接收灵敏度≥-192 dB.将仿真结果和实验结果进行对比,结果显示实验值与计算值相吻合.

摘要： 综述了应用于能量采集领域的压电陶瓷、多层叠堆压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等4类压电材料的研究进展,重点介绍了其结构特点、制备方法和应用场合,展望了压电材料未来的发展趋势.

摘要： 本文选取吸水性小、力学性能优异的铁电聚合物尼龙11作为聚合物基体，以及亚微米级铁电钛酸钡陶瓷作为压电填料组分，结合固相剪切碾磨技术和模压、注塑等热塑加工工艺，制备了PA11/BT压电复合材料。结果表明，在磨盘碾磨强大的三维剪切力场作用下以及经过随后的熔融共混挤出，高填充的BT粒子在尼龙基体中的分散性得到显著改善，界面相容性良好，形成了尼龙11包覆BT粒子结构的0-3型复合材料。

摘要： 介绍了一种基于1-3 压电复合材料发射型和接收型晶体分别独立设计的穿透式 500KHz 高灵敏度水浸探头，该探头应用于厚壁高衰减复合材料穿透式检测。为了使得探头的灵敏度达到最高，在有源材料的选择上，从理论上分析和论证了将压电晶体设计成1-3 发射型和接收型复合材料晶体的必要性和优越性；在声学叠层的设计上，从能量最高利用率的角度出发论述了整个设计的原则和参数选定。最后将按照上述参数制作的一对探头应用于高衰减材料的检测，将结果和常规探头做了对比，证明了按照该方案制作的探头具有明显的优势（灵敏度高出近7dB，实际检测中信噪比高出近13dB）。

摘要： 研究了简支压电复合材料层合梁在轴向、横向载荷共同作用下的非线性动力学、分叉和混沌动力学响应。基于von Karman理论和Reddy高阶剪切变形理论，推导出了压电复合层合梁的动力学方程。利用Galerkin法离散偏微分方程，得到二个自由度非线性控制方程，并且利用多尺度法得到了平均方程。基于平均方程，研究了压电层合梁系统的全局动力学分析、动态分叉，分析了系统各种参数对倍周期分叉的影响及变化规律。结果表明，压电复合材料层合梁周期运动的稳定性和混沌运动对外激励的变化非常敏感，通过控制压电激励，可以控制压电复合材料层合梁的振动，保持系统的稳定性，即控制系统产生倍周期分叉解，从而阻止系统通过倍周期分叉进入混沌运动，并给出了控制分叉图。

摘要： 压电复合材料是压电材料和非压电材料组合而成，因其具有声阻抗低、相对柔软和侧向耦合弱等特点，自问世以来得到了广泛的研究和应用。本文通过COMSOL软件对2-2型压电复合材料进行压电分析，获得串联谐振频率fs和并联谐振频率fp，利用公式求出其在不同VF下的厚度机电耦合系数。经过分析比较就确定出耦合系数达到最大时的VF，最终实现压电材料体积比的优化设计。

摘要： 本文研究了含涂层1～3周期压电纤维复合材料的有效性质,对能够全面反映材料的形状排列及有效性质的胞元进行分析,采用ANSYS的APDL参数化有限元分析语言,通过对正方形胞元添加双周期边界条件,计算得到压电复合材料的有效系数.对于压电纤维夹杂及压电涂层两种胞元形式,比较了两种胞元压电材料体积分数相等时的有效压电系数;结果表明,在同一压电材料体积分数下,涂层形式大大提高了压电复合材料的有效压电系数.同时也对不同厚度压电层对压电复合材料有效性质的影响进行了研究.

摘要： 本文引入了一种新的动力学模型缩减方法,利用DMAP语言完成了动力学模型缩减和LQR控制系统设计;通过开环响应与NASTRAN瞬态响应结果,对比验证了缩减模型的合理性、正确性;选取合理的权矩阵Q和R进行数值仿真,仿真结果显示使用压电智能材料作为控制器能够很好的抑制机翼振动.

摘要： 基于复变函数理论和线弹性压电材料本构方程,研究了含有功能梯度界面相压电纤维复合材料平面问题的电-弹场.首先基于复变函数理论,对功能梯度界面相分层均匀化处理,然后将基体、分层均匀化后的界面相以及压电纤维的复势设定为含有待定系数的级数解形式,再通过边界条件建立相应的方程组求解复势中的待定系数,最后求得在各种载荷下压电复合材料的电-弹场.研究结果表明功能梯度界面相的材料属性对压电复合材料的电-弹场有重要的影响.

摘要： 以压电陶瓷颗粒PZT-5H和炭黑为主要填料，用环氧树脂为基体，采用传统的混合固化工艺，制备0-3型压电复合阻尼材料.阻尼性能用动态力学分析仪(DMA)进行表征，测量其储能模量(F)和阻尼因子(tanδ)随温度的变化.测试结果表明，当PZT-5H的粒径大小在5～10 pm，并且PZT-5H和炭黑加入量到达一定比例时，阻尼效果最好.

摘要： 文章具体介绍压电复合纤维(MFC)的发展过程、内部结构和工作原理,并从振动控制、传感应用以及仿生学等领域,详细介绍其研究和应用现状,最后指出了MFC发展前景和研究方向.

摘要： 文章具体介绍压电复合纤维(MFC)的发展过程、内部结构和工作原理,并从振动控制、传感应用以及仿生学等领域,详细介绍其研究和应用现状,最后指出了MFC发展前景和研究方向.

摘要： 本发明涉及一种含压电(piezoelectric)纤维的复合体及包含该复合体的磁电复合材料层合体，该复合体包括：第一保护层，其一面形成有第一电极；第二保护层，其一面形成有第二电极；及压电纤维层，介于上述第一电极及第二电极之间，由以复合体的长度方向排列的一个以上的压电纤维构成；上述压电纤维由单晶压电材料构成并且上述单晶的方向和复合体的厚度方向一致而上述单晶的方向则和复合体的长度方向一致。

摘要： 公开了将导电复合材料涂覆于柔性材料上的方法、转移组件和包括导电复合材料的服装。所述方法包括相对于柔性材料(101)定位导电复合材料，所述导电复合材料(102)具有树脂基质和导电填料，以及用烙铁加热导电复合材料，由此将导电复合材料直接涂覆于柔性材料上。此外或备选地，所述方法包括相对于衣物(100)定位导电复合材料，以及加热导电复合材料，由此将导电复合材料涂覆于衣服上。所述服装包括柔性材料和直接位于柔性材料上的导电复合材料。转移组件在转移衬底上具有导电复合材料。转移衬底能够允许通过转移衬底加热导电复合材料，所述加热处于允许将导电复合材料涂覆于柔性材料的温度。

摘要： 本发明涉及一种含压电(piezoelectric)纤维的复合体及包含该复合体的磁电复合材料层合体，该复合体包括：第一保护层，其一面形成有第一电极；第二保护层，其一面形成有第二电极；及压电纤维层，介于上述第一电极及第二电极之间，由以复合体的长度方向排列的一个以上的压电纤维构成；上述压电纤维由单晶压电材料构成并且上述单晶的方向和复合体的厚度方向一致而上述单晶的方向则和复合体的长度方向一致。

摘要： 本申请公开一种压电复合材料的制备方法，包括以下步骤：沿厚度方向分别从压电材料的上、下表面切割出高度小于所述压电材料厚度的第一压电材料骨架和第二压电材料骨架，其中，分布于所述第一压电材料骨架间的第一切割槽与分布于所述第二压电材料骨架间的第二切割槽相交叉且错开分布；将柔性聚合物分别浇注至所述第一切割槽和所述第二切割槽中，并固化，形成压电复合材料；分别从所述压电复合材料的上、下表面去除所述第一切割槽与所述第二切割槽的未交叉部分。应用该方法，可避免重复切割骨架，降低了晶柱倒塌和断裂的风险，提高了制备压电材料的成功率。本申请还公开了一种应用于如上所述的制备方法所制备的压电复合材料具有相同效果。

摘要： 本申请公开一种压电复合材料的制备方法，包括以下步骤：沿厚度方向分别从压电材料的上、下表面切割出高度小于所述压电材料厚度的第一压电材料骨架和第二压电材料骨架，其中，分布于所述第一压电材料骨架间的第一切割槽与分布于所述第二压电材料骨架间的第二切割槽相交叉且错开分布；将柔性聚合物分别浇注至所述第一切割槽和所述第二切割槽中，并固化，形成压电复合材料；分别从所述压电复合材料的上、下表面去除所述第一切割槽与所述第二切割槽的未交叉部分。应用该方法，可避免重复切割骨架，降低了晶柱倒塌和断裂的风险，提高了制备压电材料的成功率。本申请还公开了一种应用于如上所述的制备方法所制备的压电复合材料具有相同效果。

摘要： 本发明涉及一种压电复合材料、压电复合薄膜及其制备方法、应用和压电器件。该一种压电复合材料包括如下组分：有机材料、无机压电陶瓷材料及铅纳米线，所述铅纳米线和所述无机压电陶瓷材料分布于所述有机材料中。上述压电复合材料在无机压电陶瓷材料和有机材料中掺杂铅纳米线作为导电相，以提高有机材料的介电常数，缩小了有机基体材料和无机压电陶瓷材料之间的介电常数差异，平衡了有机材料和无机压电陶瓷材料的极化程度，故而制得的上述压电复合材料能够同时具有较高的压电性能和可弯折性。

摘要： 本发明涉及一种压电复合材料、压电复合薄膜及其制备方法、应用和压电器件。该压电复合材料包括有机聚合物基体及分子铁电材料，分子铁电材料分布于有机聚合物基体中，分子铁电材料选自TMCM‑MnCl3、TMCM‑CdCl3及(TMFM)x(TMCM)1–xCdCl3中的至少一种，其中0≤x≤1；在有机聚合物基体和分子铁电材料的总量中，分子铁电材料的质量含量为5％～70％。上述压电复合材料将特定种类的分子铁电材料与有机聚合物基体复合且控制分子铁电材料在特定含量，克服了分子铁电材料成膜不均匀的问题，且还赋予了压电复合材料较好的压电性能；同时有机聚合物基体具有的高柔性的特征赋予了压电复合材料极佳的可挠性，上述压电复合材料同时具有较高的压电性能和可挠性。

摘要： 本发明涉及一种压电复合材料、压电复合薄膜及其制备方法和压电器件。该压电复合材料包括有机聚合物基体、无机压电陶瓷材料及分子铁电材料，所述分子铁电材料选自TMCM‑MnCl3、TMCM‑CdCl3及(TMFM)x(TMCM)1–xCdCl3中的至少一种，其中0≤x≤1，所述无机压电陶瓷材料及所述分子铁电材料分布于所述有机聚合物基体中；在所述有机聚合物基体及所述无机压电陶瓷材料的总量中，所述无机压电陶瓷材料的质量含量为50％～80％；在所述有机聚合物基体、所述无机压电陶瓷材料和所述分子铁电材料的总量中，所述分子铁电材料的质量含量为1％～15％。上述压电复合材料同时具有较高的压电性能和可挠性。

摘要： 本发明涉及一种压电复合材料与水泥复合的智能阻尼材料及其制备方法，属于压电阻尼复合材料技术领域。该材料由压电陶瓷柱，聚合物和水泥的混合物基体、碳纤维导电材料构成，压电陶瓷占智能阻尼材料的体积分数为30%-70%，水泥占水泥、环氧树脂和固化剂三者混合物的质量分数为20%-60%，短切碳纤维占水泥、环氧树脂和固化剂三者混合物的质量分数为1%-10%。该智能阻尼材料的制备方法包括压电陶瓷的切割加工、填充基体的混合搅拌、复合材料成型、坯体的打磨处理等步骤。本发明智能阻尼材料与水泥混凝土相容性能良好兼具良好阻尼性能，同时具有制备工艺简单，产品性能稳定性良好的特点，适合应用于土木工程结构的被动振动控制。

摘要： 一种压电颗粒在高填充量下取向排布的压电复合材料及制备方法，属于柔性压电复合材料领域。使用BCZT@Cu异质结粉体作为压电相，以PDMS作为基质，结合介电泳技术制备了压电颗粒在高填充量下具有取向排布微结构的BCZT@Cu/PDMS压电复合材料。由于所附着的Cu纳米粒子提供了额外的介电泳力，促使BCZT@Cu粉体在更高的填充量下仍能在PDMS基质中实现良好的取向排布。从而在保留压电复合材料良好柔韧性的同时，进一步提升了其g33以及灵敏度。