壓電陶瓷[如鈮鎂鋯鈦酸鉛(PMN)]具有壓電性能優良、能量轉換效率高、頻率響應快等特點,廣泛用于壓電智能材料及功能材料中。20世紀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合材料。研究發現,復合材料的組分、壓電陶瓷顆粒種類、導電顆粒種類和含量、界面作用等都影響材料的阻尼減振性能。近年來,國內學者也做了一些壓電陶瓷用于阻尼材料領域的研究[2,3]。在該類阻尼材料的研究中,對導電組分的處理方法大多是直接添加。晏雄等[3]將少量導電碳纖維加入聚合物/BaTiO3復合材料體系中,希望將BaTiO3顆粒受力后產生的電能通過其周圍碳纖維的傳導變為熱能消耗。但這種直接添加法的不足之處是無法將導電組分均勻地分布于每一個壓電陶瓷顆粒周圍。
聚苯胺(PANI)由于其原料易得、合成簡便、良好的環境穩定性及電化學性能而成為廣泛應用的導電高分子材料。本工作在前期工作的基礎上,利用實驗室自制的鹽酸摻雜PANI包覆PMN(PANI-PMN)為功能相,制備了不同PANI-PMN含量的環氧樹脂基復合材料,并探討了功能相含量對復合材料壓縮強度、電導率及阻尼性能的影響。在PANI-PMN/環氧樹脂復合材料中.PANI均勻包覆于PMN表面,以期解決直接添加導電填料為導電相時因導電組分分布不均勻而導致的導電通道的不均勻問題,使壓電粒子通過壓電效應產生的電能更有效地轉換成熱能而耗散,從而提高復合材料的阻尼性能。
3 結論
a)當w(PANI-PMN)小于60%時,隨w(PANI-PMN)增大壓縮強度提高;而當w(PANI-PMN)大于60%時,復合材料的壓縮強度下降。
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,復合材料的σ增大。
c)復合材料中含有一定量的PANI使阻尼損耗因子提高,在PANI-PMN/環氧樹脂復合材料中,除環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揮作用。
4參考文獻
[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. 應用壓電陶瓷的減振復合材料研究[J]. 東華大學學報:自然科學版,2000,26(2): 29-32.
[3] 蒙俊,周保學,蔡偉民. 導電相對壓電復合材料吸聲性能的影響[J]. 復合材料學報,2006,23(3): 87-90.