[实用新型]压电陶瓷聚合物复合材料结构

说明书

技术领域

本实用新型属于压电陶瓷聚合物复合材料范畴，提供了一种压电陶瓷聚合物复合材料结构。

背景技术

压电陶瓷聚合物复合材料是一种由压电陶瓷相（如PZT）和高分子聚合物（如PVDF）通过复合工艺而构成的新型材料。压电陶瓷材料具有压电性能优良、介电损耗低和机电耦合系数大等优点，但其成硬而脆，不易成型加工，耐冲击性能差。而压电聚合物虽然具有密度低、柔韧性好，可制备成大而均匀的薄膜，但其压电性能差。

在目前的压电复合材料体系中，0-3型压电复合材料中压电颗粒之间被有机聚合物相充满, 陶瓷颗粒连通性较差，且介电常数相差较大，导致其陶瓷相极化困难；同时两相间力学性能的差异导致其两相间力的传导较为困难；最终导致复合材料压电性能较差。

目前文献中报道的提高复合材料压电性能的方式主要是两种(1) 提高陶瓷相的体积分数，当陶瓷相体积分数超过80%时，压电性能有大幅提高，压电应变常数d33可超过90pC/N，但是陶瓷相体积分数过高会导致复合材料韧性较差。 (2) 加入第三相导电/半导化材料，目的是提高陶瓷相的极化性能，但往往提高有限，同时第三相导电材料加入过多会导致其它一些负面影响，如损耗过大。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决陶瓷相体高体积分数下压电陶瓷聚合物复合压电材料韧性差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种压电陶瓷聚合物复合材料结构，包括压电陶瓷材料层以及设置在压电陶瓷材料层上的聚合物丝网膜，所述聚合物丝网膜呈网格结构，聚合物丝网膜将压电陶瓷材料层分隔成一维阵列结构，所述压电陶瓷材料层的压电陶瓷材料为0-3型压电复合材料。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚合物丝网膜的丝网目数为40~300目，丝网孔形状为圆形、或正方形、或任一其它多边形状。

本实用新型的有益效果是：

陶瓷相高体积分数下的0-3型压电陶瓷聚合物复合压电材料有较好的压电性能但其柔韧性较差，引入聚合物丝网膜层将0-3型复合材料制备成准1-3型复合材料，在不影响其压电性能的前提下提高了复合材料的柔韧性。

本实用新型压电陶瓷聚合物复合材料制备工艺简单，成本低廉，可制备出综合性能优异的压电陶瓷聚合物复合压电材料，可制备大尺寸压电复合薄膜，有望应用于压电触控板，实现产业化生产。

附图说明

图1本实用新型压电陶瓷聚合物复合材料剖面图；

图2为图1的俯视图；

图中标示：1-压电材料层；2-聚合物丝网膜。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，所有实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

一种压电陶瓷聚合物复合材料结构，包括压电材料层1以及设置在压电材料层上的聚合物丝网膜2，所述聚合物丝网膜2呈网格结构，聚合物丝网膜2将压电材料层1分隔成一维阵列结构，所述压电陶瓷材料层1的压电材料为0-3型压电陶瓷聚合物复合材料。所述聚合物丝网膜2的丝网目数为40~300目，丝网孔形状为正方形。

本实用新型压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法如下：

采用传统固相法制备PLZT，按照化学计量配比，经混料、预烧、轧膜成型、冲片、排胶、烧成制备出压电陶瓷片，将陶瓷片在振磨机中振磨，过不同目数的网筛，制备成不同粒度的PLZT陶瓷粉待用。

将PVDF和N,N-二甲基乙酰胺溶剂混合，待PVDF溶解完全后，加入300~350目的PLZT陶瓷粉，电动搅拌后旋转蒸发到所需粘度后倒入自制的流延装置中，装置底部放置一张80目的PVDF丝网，刮平烘干制得0.2~0.4 mm厚的薄膜，薄膜在平板硫化机上热压成型制备成压电陶瓷聚合物复合压电材料。