[發明專利]一種軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011461489.4
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112563406B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 沈杰;李加紅;周靜;陳文;宋佳暢;危權;趙利軍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H10N30/85
• 分類號: H10N30/85;H10N30/87;H10N30/045;H10N30/088;H10N30/092
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 彭月

1.一種軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料，其特征在于：由3根以上壓電陶瓷纖維、高分子聚合物以及兩片柔性叉指狀電極組成，沿厚度方向極化的壓電陶瓷纖維與高分子聚合物呈交替平行排列，柔性叉指狀電極復合在壓電陶瓷纖維與高分子聚合物上、下兩側，上下兩片柔性叉指狀電極正負指部等距且呈鏡面對稱，且柔性叉指狀電極指部與壓電陶瓷纖維軸向方向垂直,壓電陶瓷纖維在軸向方向上連續；所述柔性叉指狀電極提供沿壓電陶瓷纖維軸向方向的電場。

2.根據權利要求1所述的軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料，其特征在于：所述壓電陶瓷纖維的材料為任意壓電陶瓷體系，例如鐵電、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鉛陶瓷、鈦酸鋇、鈮酸鹽壓電材料體系及二元、三元、四元壓電材料體系。

3.根據權利要求1所述的軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料，其特征在于：所述高分子聚合物包含但不僅限于環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯或橡膠高分子材料。

4.根據權利要求1所述的軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料，其特征在于：所述柔性叉指狀電極的柔性薄膜材料為聚酰亞胺；柔性叉指狀電極的電極材料包含但不僅限于金屬銅、銀、鋁等材料。

5.一種權利要求1-4的任一權利要求所述軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料的制備方法，其特征在于，步驟如下：

將壓電塊體材料沿厚度方向進行極化；再將壓電塊體材料沿軸向方向切割得到壓電陶瓷纖維陣列，高分子聚合物填充在壓電陶瓷纖維陣列間隙中，固化一段時間后得到壓電陶瓷纖維/高分子聚合物復合塊體；再將復合塊體橫向3減薄得到壓電陶瓷纖維/高分子聚合物復合層；用高分子聚合物將兩片柔性叉指狀電極呈鏡面對稱復合在壓電陶瓷纖維/高分子聚合物復合層的上下兩側，柔性叉指狀電極的指部與壓陶瓷纖維軸向方向垂直，固化后得到軸向連續剪切應變壓電纖維復合材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述壓電陶瓷纖維的厚度為150～500μm，寬度為150～700μm，長度為25000～170000μm；所述壓電陶瓷纖維陣列間隙為50～600μm；所述柔性叉指狀電極的正負指部間距范圍為250～2000μm；寬度為50～300μm。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述壓電塊體材料厚度極化條件為在介電強度1kV/mm～3kV/mm下、置于70℃～120℃硅油中，極化10～30min，得到厚度方向極化的壓電塊體材料。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述固化的溫度為20℃～70℃，固化的時間為6～12h。