[发明专利]一种曲面压电复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电复合材料领域，尤其是一种曲面压电复合材料的制备方法。

背景技术

压电复合材料是由压电陶瓷和聚合物复合而成的，具有良好的柔性和机械加工性能。聚合物基体的引入，有效地减小d₃₃与d₃₁之间的耦合，降低了压电复合材料的密度和声阻抗，使其更容易与水、空气或高聚合物弹性体声匹配。将压电复合材料曲面成型，并以其为声学元件制备弧阵换能器，可降低成阵工艺，实现指向性大开角，增大换能器的探测范围，现已在水声、石油勘探、海洋开发及超声等方面得到了广泛的应用。

目前，有关曲面压电复合材料的制备方法主要有四种，机械加工法、3D打印法、注塑法、和平面弯曲法。使用机械加工法和3D打印法制备的曲面复合材料，尺寸形状误差较大；注塑法适用与大面积曲面复合材料成型，且材料在冷却预塑化过程中，容易导致内部受力不均匀；平面弯曲法是在一定温度和压力下，让复合材料保持曲面形状，此方法需考虑复合材料的受力及温度对压电陶瓷片的影响，当操作温度超过压电陶瓷的居里点，陶瓷片失去压电效应。可见，在目前所知的制备方法中难以找到同时满足制备尺寸精确、制备工艺简单易行、适合大规模小面积生产曲面压电复合材料的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备尺寸精确、制备工艺简单易行、适合大规模小面积生产的曲面压电复合材料的制备方法。

为了解决上述技术问题， 本发明包括以下步骤：

步骤一，使用黏合剂将压电陶瓷块黏附于环氧玻璃布板上；

步骤二，将步骤一得到的完成品的压电陶瓷块面朝上，切割压电陶瓷块，形成纵横相交的切割缝，并在所有切割缝内浇注树脂；

步骤三，沿环氧玻璃布与压电陶瓷块中间的黏合剂部分，切除环氧玻璃布基底，并对压电陶瓷块进行打磨抛光，去除多余树脂和黏合剂残余；

步骤四，将步骤三所得的压电复合材料的一面涂敷适量的溶剂；

步骤五，对步骤四所得的电复合材料进行烘制，烘制完成后得到曲面压电复合材料。

2．优选的，步骤二所使用的树脂为聚合弹性物，例如：聚氨酯或环氧树脂。

3．优选的，步骤四使用的溶剂为有机溶剂，例如：丙酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N二基酰胺、二甲亚砜中的一种或几种。

4．优选的，步骤五的烘制温度为20~160℃，烘制时间为0~24小时。

本发明的优点是，将溶剂对树脂的溶胀作用用于制备曲面压电复合材料，通过对溶剂使用量、烘制温度、烘制时间的控制，可以实现不同弧度的曲面压电复合材料的制备，曲面均匀可控，使其制备尺寸精确，且制备工艺简单易行，适合大规模小面积曲面压电复合材料的生产。

具体实施方式

本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

本发明在制备曲面压电复合材料的步骤如下：

步骤一，使用黏合剂将压电陶瓷块黏附于环氧玻璃布板上；

步骤二，沿将步骤一得到的完成品的压电陶瓷块面朝上，先沿平行X轴方向进行若干条等间距的切割，再沿平行Y轴方向进行若干条等间距的切割，形成纵横相交的切割缝，并在所有切割缝内浇注树脂，使用树脂为聚合弹性物，其材质可以是聚氨酯或环氧树脂；

步骤三，沿环氧玻璃布与压电陶瓷块中间的黏合剂部分，切除环氧玻璃布基底，并对压电陶瓷块进行打磨抛光，去除多余树脂和黏合剂残余；

步骤四，将步骤三所得的压电复合材料的一面涂敷适量的溶剂，所使用的溶剂为有机溶剂，其材质可以是丙酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N二基酰胺、二甲亚砜中的一种或几种；

步骤五，将步骤四所得的电复合材料在烘箱内以20~160℃的温度烘制0~24小时，烘制完成后得到曲面压电复合材料。