0-3型γ-C2S壓電復合材料的制備及性能研究

摘要：以γ型硅酸二鈣(以下簡稱γ-C2S)為基體,以鋯鈦酸鉛(PZT)為壓電相,用壓制成型、碳化養護方法制備出0-3型γ-C2S壓電復合材料。分析了壓電相體積分數及粒徑分布、成型壓力、碳化時間和極化時間對復合材料壓電性能的影響,結果表明:復合材料壓電性能在一定范圍內隨著壓電相體積分數、成型壓力、極化時間的增加而提高。在壓電相體積分數從40%增加到85%時,復合材料壓電應變常數d33從4.78 pC/N提升到67.8 pC/N;在壓電相體積分數保持為60%,成型壓力從50 MPa增加到200 MPa時,復合材料壓電應變常數d33從14.6 pC/N提升到17.8 pC/N;在保持體積分數、成型壓力一定時,極化時間為30 min較15 min復合材料具有更高的壓電應變常數。同時,合理的顆粒級配對復合材料的壓電性能也有顯著的提升,當壓電相體積分數為60%時,壓電相陶瓷顆粒采用大顆粒、小顆粒混摻時復合材料壓電性能得到顯著提升,壓電應變常數較只有小顆粒提升了1倍,達到33.9 pC/N。