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壓電陶瓷[如鈮鎂鋯鈦酸鉛(PMN)]具有壓電性能優(yōu)良、能量轉(zhuǎn)換效率高、頻率響應(yīng)快等特點(diǎn),廣泛用于壓電智能材料及功能材料中。20世紀(jì)90年代以來,Horia等[1]將壓電陶瓷顆粒加入到聚合物基體中制備一類新的壓電阻尼復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料的組分、壓電陶瓷顆粒種類、導(dǎo)電顆粒種類和含量、界面作用等都影響材料的阻尼減振性能。近年來,國內(nèi)學(xué)者也做了一些壓電陶瓷用于阻尼材料領(lǐng)域的研究[2,3]。在該類阻尼材料的研究中,對導(dǎo)電組分的處理方法大多是直接添加。晏雄等[3]將少量導(dǎo)電碳纖維加入聚合物/BaTiO3復(fù)合材料體系中,希望將BaTiO3顆粒受力后產(chǎn)生的電能通過其周圍碳纖維的傳導(dǎo)變?yōu)闊崮芟?。但這種直接添加法的不足之處是無法將導(dǎo)電組分均勻地分布于每一個(gè)壓電陶瓷顆粒周圍。
聚苯胺(PANI)由于其原料易得、合成簡便、良好的環(huán)境穩(wěn)定性及電化學(xué)性能而成為廣泛應(yīng)用的導(dǎo)電高分子材料。本工作在前期工作的基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗(yàn)室自制的鹽酸摻雜PANI包覆PMN(PANI-PMN)為功能相,制備了不同PANI-PMN含量的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料,并探討了功能相含量對復(fù)合材料壓縮強(qiáng)度、電導(dǎo)率及阻尼性能的影響。在PANI-PMN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中.PANI均勻包覆于PMN表面,以期解決直接添加導(dǎo)電填料為導(dǎo)電相時(shí)因?qū)щ娊M分分布不均勻而導(dǎo)致的導(dǎo)電通道的不均勻問題,使壓電粒子通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電能更有效地轉(zhuǎn)換成熱能而耗散,從而提高復(fù)合材料的阻尼性能。
3 結(jié)論
a)當(dāng)w(PANI-PMN)小于60%時(shí),隨w(PANI-PMN)增大壓縮強(qiáng)度提高;而當(dāng)w(PANI-PMN)大于60%時(shí),復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度下降。
b)隨著w(PANI-PMN)的提高,試樣的σ增大;隨包覆粉末中PANI含量的增加,復(fù)合材料的σ增大。
c)復(fù)合材料中含有一定量的PANI使阻尼損耗因子提高,在PANI-PMN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中,除環(huán)氧樹脂的黏彈性阻尼、填料與基體的相互作用耗能外,還存在壓電阻尼作用,并且具有一定σ的體系有利于壓電阻尼發(fā)揮作用。
4參考文獻(xiàn)
[1] Horia M, Aokia T, Ohia Y, et al. New type of mechanical damping composites composed of piezoelectric ceramics, carbon black and epoxy resin[J]. Composites: Part A, 2001, 32: 287-290.
[2] 晏雄,張慧萍.住田雅夫. 應(yīng)用壓電陶瓷的減振復(fù)合材料研究[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000,26(2): 29-32.
[3] 蒙俊,周保學(xué),蔡偉民. 導(dǎo)電相對壓電復(fù)合材料吸聲性能的影響[J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào),2006,23(3): 87-90.