[發明專利]一種水泥基壓電復合材料表面鎳電極的制備方法

有效

• 申請號: 201610124909.7
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105801172B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張穎;黃世峰;徐麗雯;渠嬌;徐東宇;程新
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C04B41/69
• 分類號: C04B41/69
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 賈波

技術領域

本發明涉及一種水泥基壓電復合材料表面鎳電極的制備方法，屬于非金屬化學鍍技術領域。

背景技術

壓電材料因其特殊的機電轉換特性，被廣泛應用于大型土木工程的健康監測中。壓電材料主要包括壓電陶瓷和壓電復合材料。壓電陶瓷的機電耦合效應強，壓電應變常數高，但是介電常數較高，所以壓電電壓常數一般較低。而且它們韌性較差、易脆性開裂，導致由其制作的器件可靠性不高，耐久性差。壓電復合材料是20世紀80年代開始興起研究的新型壓電材料，它是以環氧樹脂、橡膠或PVDF等聚合物作為基體，以壓電陶瓷作為功能體而形成的復合材料。它綜合了壓電陶瓷和聚合物的特點，具有介電常數小、密度低、韌性好等特點，但是聚合物基壓電復合材料仍存在一些缺陷，如極化困難、壓電性能不高等，無法很好的應用于大型土木工程的健康監測中。

水泥基壓電復合材料是以水泥和聚合物的混合物作為基體材料、以壓電陶瓷作為功能體材料。水泥基壓電復合材料具有與混凝土相容性良好、強度高、耐久性好、感知靈敏度高及成本低等特點，它的研制在改造傳統水泥基材料、拓展其應用領域并推進各類土木工程結構向智能化方向發展具有廣泛的工程應用意義，因而在土木工程領域中愈來愈受到人們的重視。但是，由于該水泥基壓電復合材料是由水泥、聚合物、壓電陶瓷三種不同的材料復合在一起的，水泥為膠凝材料，聚合物為高分子聚合物、壓電陶瓷為典型的無機非金屬材料，三種材料的組分、工藝過程、形成機制以及形成后的力學性能、表面狀態及其它材料特性都有所不同，若使金屬涂層同時在這三種材料上具有良好的附著強度并達到均勻一致性非常困難，從而限制了該類水泥基壓電復合材料的使用范圍。因此，研究適合于此類型的水泥基壓電復合材料電極的制備方法，使水泥基壓電復合材料發揮優良的壓電性能，對水泥基壓電復合材料的推廣應用具有非常重要的意義。

鎳電極是常用電極，而化學鍍鎳因其鍍層具有良好的硬度、耐蝕性、導電性及可焊性等，成為非金屬材料表面鎳電極制備的有效手段。傳統的非金屬材料化學鍍鎳工藝使用 PdCl₂進行酸性粗化-酸性敏化-酸性活化-鍍鎳工藝，該工藝處理過程比較復雜，PdCl₂的價格昂貴且具有毒性，粒催化活性強，化學鍍過程中難免有鈀顆粒落入鍍液中，影響鍍液的穩定性。除此以外，鈀鹽活化法需在酸性條件下進行，而酸對水泥有很強的腐蝕效果，因此鈀鹽活化法鍍鎳不適合水泥基壓電復合材料。

目前在水泥基壓電復合材料表面進行無鈀鹽活化化學鍍鎳的方法尚無文獻報道，因此研究開發一種適合水泥基壓電復合材料的、在堿性或中性介質中進行粗化、敏化、活化以避免酸性介質對水泥基壓電復合材料的侵蝕的化學鍍鎳工藝，對于水泥基壓電復合材料的應用開發及化學鍍鎳工藝過程的改善有重要意義。除此以外，對節約貴金屬使用、降低工藝成本也具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種水泥基壓電復合材料表面鎳電極的制備方法，該方法根據水泥基壓電復合材料的特點，采用化學鍍鎳方法制備鎳電極，通過對化學鍍鎳方法和工藝參數的改進和優化，所得的鎳鍍層質量好，與水泥基壓電復合材料結合好。

在此之前，發明人已經成功研究出聚合物基壓電復合材料表面鍍鎳工藝，并申報了專利，申請號為：201110271920.3。但是，因為水泥和聚合物的本身特性存在很大的不同，經試驗驗證，該方法僅適合于聚合物和壓電陶瓷組成的復合材料，并不適合水泥基壓電復合材料。并且，該方法在粗化、敏化、活化過程中都需要使用酸，這對水泥有很大的腐蝕作用，更不適合于水泥基壓電復合材料。因此，發明人針對水泥基壓電復合材料自身特性，通過大量研究和實驗得到了適合水泥基壓電復合材料的化學鍍鎳方法，工藝流程為：粗化-還原-活化-鍍鎳，整個過程都在中性或堿性條件下實施，既有效避免了酸性條件對水泥基壓電復合材料的侵蝕，又可以在水泥基壓電復合材料表面得到性能良好的鍍層。