[发明专利]一种轴向连续剪切应变压电纤维复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种轴向连续剪切应变压电纤维复合材料，其特征在于：由3根以上压电陶瓷纤维、高分子聚合物以及两片柔性叉指状电极组成，沿厚度方向极化的压电陶瓷纤维与高分子聚合物呈交替平行排列，柔性叉指状电极复合在压电陶瓷纤维与高分子聚合物上、下两侧，上下两片柔性叉指状电极正负指部等距且呈镜面对称，且柔性叉指状电极指部与压电陶瓷纤维轴向方向垂直,压电陶瓷纤维在轴向方向上连续；所述柔性叉指状电极提供沿压电陶瓷纤维轴向方向的电场。

2.根据权利要求1所述的轴向连续剪切应变压电纤维复合材料，其特征在于：所述压电陶瓷纤维的材料为任意压电陶瓷体系，例如铁电、锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅陶瓷、钛酸钡、铌酸盐压电材料体系及二元、三元、四元压电材料体系。

3.根据权利要求1所述的轴向连续剪切应变压电纤维复合材料，其特征在于：所述高分子聚合物包含但不仅限于环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯或橡胶高分子材料。

4.根据权利要求1所述的轴向连续剪切应变压电纤维复合材料，其特征在于：所述柔性叉指状电极的柔性薄膜材料为聚酰亚胺；柔性叉指状电极的电极材料包含但不仅限于金属铜、银、铝等材料。

5.一种权利要求1-4的任一权利要求所述轴向连续剪切应变压电纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

将压电块体材料沿厚度方向进行极化；再将压电块体材料沿轴向方向切割得到压电陶瓷纤维阵列，高分子聚合物填充在压电陶瓷纤维阵列间隙中，固化一段时间后得到压电陶瓷纤维/高分子聚合物复合块体；再将复合块体横向3减薄得到压电陶瓷纤维/高分子聚合物复合层；用高分子聚合物将两片柔性叉指状电极呈镜面对称复合在压电陶瓷纤维/高分子聚合物复合层的上下两侧，柔性叉指状电极的指部与压陶瓷纤维轴向方向垂直，固化后得到轴向连续剪切应变压电纤维复合材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述压电陶瓷纤维的厚度为150～500μm，宽度为150～700μm，长度为25000～170000μm；所述压电陶瓷纤维阵列间隙为50～600μm；所述柔性叉指状电极的正负指部间距范围为250～2000μm；宽度为50～300μm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述压电块体材料厚度极化条件为在介电强度1kV/mm～3kV/mm下、置于70℃～120℃硅油中，极化10～30min，得到厚度方向极化的压电块体材料。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述固化的温度为20℃～70℃，固化的时间为6～12h。