压电结构纤维及复合材料
[1]Brei D, Cannon B J. [J]. Composites Science and Technology, 2004, 64(2):245-261.图1 中空压电纤维一、背景介绍一般压电纤维复合材料中的压电纤维为实心截面，当驱动该类压电复合材料时，电极放在基体表面，电场因需要穿透非导电基体因而其达到压电纤维时产生大的损耗，因而需要高的驱动电压。
另外，该类复合材料的基体必须用不导电材料，这限制了其的应用范围。
中空压电纤维复合材料可以降低驱动电压，并且基体材料选择广泛，可以涵盖不导电的环氧树脂和各类导电的金属材料。
本文讨论了中空圆环形截面压电纤维的制造和应用，以及纤维和基体模量比、中空纤维壁厚与半径比及纤维体积分数对此类复合材料性能、制造及可靠性问题。
Thin-wall纤维最理想，但存在严重的可靠性问题。
总之，对中空压电纤维复合材料，要同时考虑压电纤维品质、制造及可靠性问题。
空心压电纤维复合材料驱动用31模式，实心压电纤维复合材料用33模式。
尽管31模式纵向应变比33模式小一半，但所需驱动电压仅需33模式的1/10或更少。
传统的制备技术可以制备出壁厚在压电材料晶粒尺寸量级的中空纤维，但是长度仅有10mm或更短。
混合共挤技术可以制备100mm以上的空心纤维。
目前对中空压电纤维复合材料的研究大多限于利用短纤维的径向应变（水声听音设备），本文则研究利用纵向应变。
目前对中空纤维的研究主要内容如下：(1)纤维壁内的电场分布(2)电场和应变之间的关系。
本文主要研究(3)纤维和基体模量比、中空纤维壁厚与半径比及纤维体积分数对此类复合材料性能、制造及可靠性影响(4)中空纤维质量对复合材料制备和性能的影响。
二、单个纤维及层板的有效性质中空纤维中的电场：tw E V /t = thin-wall approximationVE(r)r ln(1)-=--α 在这篇文献里没有提到这个公式是近似的，还用这个公式计算了各种厚度的中空纤维的电场，但在后面Lin 和Sodano 的文献中，似乎说为近似的。
在一般情况，由该表达式电场内表面大外表面小，最大与最小差值随α增加而增大，这样在外表面达到极化时，内表面处材料有可能由于大的电场产生的应力而损坏。
同样在驱动中空纤维时，在外表面难以达到最大工作电压。
因此，α小的中空纤维是一个好的选择。
纤维有效31d ：F31tw 31,eff twd E d E ln(1)(1/0.5)-⎛⎫ε== ⎪-αα-⎝⎭，F31,eff d 随着α的增加而降低，即薄壁中空纤维可以产生高的应变。
单层有效31d ：F31,eff f f Lla min atw 31,eff tw lam f f m f lam d Y E d E ,Y Y Y (1)Y⎛⎫νε===ν+-ν⎪ ⎪⎝⎭讨论：(1)纤维密度(纤维数/能放入的最大纤维数)代替纤维体积分数，f f (2)⎫ν=-αα⎪⎭，通过计算发现，thin-wall 纤维虽然d31最高，但由于体积分数的限制，不能使单层达到最高的d31；thick-wall 纤维虽d31不及thin-wall ，但由于可以达到高的体积分数，因而层板的d31较大。
(2)层板d31随基体模量增加而降低。
最大基体模量由单个纤维能承受的嵌入应力决定，嵌入应力由制备过层中基体与纤维的热应变差别引起（两种材料热膨胀系数不匹配）。
纤维的环向、轴向和V on Mises 应力由作者另一篇研究工作给出。
研究表明：硬的基体容易导致纤维发生强度破坏，而软的环氧树脂基体容许各种α和f ν而不发生强度破坏。
三、中空纤维制备与评估：上面的研究表明，α和材料性质(模量和d31)决定了中空复合材料的应变行为，而嵌入应力条件限制了基体材料的选择。
这节讨论microfabrication by coextrusion(MFCX)，这种方法对各种陶瓷材料，制备晶粒尺度的任意横截面的纤维具有很高的成功率。
(1)ovality(椭圆度)=最大直径偏差/名义直径(2)eccentriclty(偏心度)=孔的偏差/直径以上两个参数是重要的，它们直接影响壁厚，导致壁内电场的变化(3)straightness(直线度)，由curvature(曲率)和waviness(波动)表示(4)material property evaluation：包括所制备材料的空隙率、密度、d31、和模量四、中空纤维制备与评估：Thin-wall纤维强度较差因而会对复合材料可靠性带来影响。
五、中空纤维与实心纤维的比较实心纤维驱动电压要求很高，因而工程应用不方便。
空心纤维如果电极破裂丧失了电连通性，纤维就失效了，在这种情况下，实心纤维比空心的强。
[2]Beckert W, Kreher W, Braue W, Ante M. Effective properties of composites utilizing fibreswith a piezoelectric coating[J]. Journal of the European Ceramic Society, 2001, 21(10-11):1455-1458.hybird fiber with an inactive core and a piezoelectric coating, the piezoelectric inactive core provides the mechanical support, and improve mechanical stability. An electrical potential different between an inner and an outer electrode layer gives rise to an actuating electric field. A corresponding axial deformation of the fiber is induced by the 31-coupling of the piezomaterial. core fiber: glass, SiC, steel结果：3种方法比较，d33与bulk fiber比较。
多几层薄的压电层(薄压电层驱动性能更好，在前面的文献中有讨论)，然后加反向电压，控制起来灵活性更大(可实现双路反向控制). 同时，与厚的压电层比较，用更多层薄的压电层，电场分布误差会很小，提供的夹持力比单层的要大，降低了压电材料中的应力。
硕士研究, [3]Dai Q L, Ng K. Investigation of electromechanical properties of piezoelectric structural fibercomposites with micromechanics analysis and finite element modeling[J]. Mechanics ofMaterials, 2012,53:29-46.用细观力学和有限元法(利用了双周期条件+能量方法)方法研究压电结构纤维复合材料（piezoelectric structural fiber composites），纤维纵向极化，芯材为SiC和C且不充当电极。
the monolithic piezoceramic materials such as lead-based ceramics are brittle by nature. The fragile property makes them vulnerable to accidental breakage during operations, and difficult toR1R2R3R4R5外电极apply to curved surfaces and harsh environments with reduced durability.(陶瓷材料易碎)。
金属芯：platinum ，the metal core can reinforce the composite and serve as electrode.但两者热膨胀性能的不匹配容易使涂层断裂（问题：热分析）。
也可用导电的碳和碳化硅，但在碳和碳化硅表面的压电涂层如果太薄，使在采集轴向纤维的电场很困难，这也是本文的着眼点。
对有效性能预测，本文强调MT 方法与实验结果最为接近。
the aspect ratio, α of PSF is defined as the shell thick, t divided by the outer radius, r. The volume fraction of the PSF is the volume ratio of fibers with the whole laminate. 传感模式的基本方程ij ijmn mn nij nTi imn mn in nS d E D d E ε=σ+=σ+κ驱动模式的基本方程ij ijmn mn nij n Si imn mn innC e ED eE σ=ε-=ε+κ如果3方向是极化方向，12方向是横观各向同性面，则****1112133111****1211133122****1313333333**441523**314415*1266**11511**21511*3310000000000000000000000000000000000000000000000000-⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪- ⎪ ⎪- ⎪=- ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭c c c e c c c e c c c e c e c e c D e k D e k D e e σσσσσσ11223323311212***331333322200⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦E E E e k εεεεεε()***16611122=-c c c 本文利用驱动模式方程，由1kq kp pq ijk imn mnjk e d C ,d e C -==得到了传感模式方程的d 33.Mori-Tanaka approach only considers the volume fraction and excludes the inclusion shape and size effects on the composite properties. Extended rule of mixture: the inclusion shape and size effects of each phase were considered.最初的混合率是对两相复合材料的，扩展的混合率用于研究三相复合材料，其实质就是应用两次针对两相材料的混合率。
建筑材料的新型复合技术有哪些
建筑材料的新型复合技术有哪些在建筑领域，材料的性能和质量往往决定着建筑物的安全性、耐久性以及功能性。
随着科技的不断进步，新型复合技术为建筑材料带来了更多的可能性和创新空间。
一种常见的新型复合技术是纤维增强复合材料（FRP）与传统建筑材料的复合。
FRP 具有高强度、高弹性模量和耐腐蚀性等优点。
将FRP 与混凝土复合，可以显著提高混凝土结构的抗拉强度和抗裂性能。
例如，在桥梁建设中，FRP 筋可以替代部分钢筋，减轻结构自重的同时，增强桥梁的承载能力和耐久性。
纳米技术在建筑材料复合中的应用也日益受到关注。
通过在建筑材料中添加纳米粒子，如纳米二氧化硅、纳米碳酸钙等，可以改善材料的微观结构和性能。
纳米粒子能够填充材料中的微小孔隙，提高材料的密实度和强度。
同时，纳米技术还可以赋予建筑材料自清洁、抗菌等新的功能。
比如，在涂料中添加纳米二氧化钛，能够利用其光催化作用分解有机物，使建筑物表面保持清洁。
聚合物改性技术也是重要的新型复合手段之一。
聚合物如聚乙烯、聚丙烯等可以与水泥、沥青等材料复合。
聚合物的加入可以提高材料的柔韧性、抗渗性和抗老化性能。
在道路工程中，聚合物改性沥青能够减少路面裂缝的产生，提高路面的使用寿命和行车舒适性。
相变材料（PCM）与建筑材料的复合是实现建筑节能的有效途径之一。
PCM 能够在温度变化时发生相变，吸收或释放大量的热量。
将PCM 与墙体材料、保温材料复合，可以调节室内温度，减少空调和采暖的能耗。
例如，在夏季，PCM 吸收室内多余的热量，降低室内温度；在冬季，PCM 释放储存的热量，提高室内温度的稳定性。
此外，还有生物质材料与传统建筑材料的复合技术。
生物质材料如木材纤维、秸秆等具有可再生、环保的特点。
将其与水泥、石膏等复合，可以制备出轻质、保温、环保的建筑材料。
这种复合技术不仅降低了建筑材料的生产成本，还减少了对不可再生资源的依赖，符合可持续发展的要求。
在金属材料领域，层状复合技术也取得了一定的进展。
压电纤维复合材料的研究与应用
压电纤维复合材料的研究与应用XXX湖北工程学院湖北孝感432000摘要：本文概述了压电纤维的制备工艺，总结了压电陶瓷纤维研究已取得的成果，阐明了各种制备方法的优缺点及其改进的办法，并对压电纤维及其复合材料的研究进行了概述以及对应用前景进行了展望。
关键词：压电陶瓷纤维；制备；应用1引言压电材料是在外力作用下发生变形时能产生电场，同时在电场作用下也能产生机械变形的材料。
这类材料所固有的机一电耦合效应，使得压电材料广泛应用于传感和驱动领域中，但是传统压电陶瓷产品的一些缺点限制了它在实际中的应用。
20世80年代，人们开始研究压电陶瓷纤维的制备技术，并将纤维与聚合物基质复合制成压电复合材料。
由于添加了聚合物相，所以它既保留了原有压电材料灵敏度高、频响高的优点，又大大改善了压电陶瓷脆性大、柔软性差的缺点，而且纤维材料具有的方向性，更适合于各项异性的应力波检测。
目前，国外正致力于压电纤维复合材料技术研究，关于压电纤维制备的论文颇多，有些技术已得到了广泛的商业应用。
例如，美国的研究人员正在积极开展其在飞机、超轻质量太空船和汽车等方面的应用，另外，以其为核心技术的传感器是目前进行工程结构健康监测的最先进方法，对于非均质材料及真实表面尤为适用。
与国外的先进水平相比，国内对压电陶瓷纤维的研究还只是处于起步阶段。
2压电陶瓷纤维的制备方法2.1 溶胶-凝胶法制备陶瓷纤维传统的方法一般是将氧化物原料加热到熔融状态，熔融纺丝成形。
然而，许多特种陶瓷材料熔点很高，熔体粘度很低，难以用传统方法制备，而溶胶-凝胶法(sol -gel method)的出现解决了这一难题。
溶胶—凝胶工艺的主要特点有：(1)可在较低温度下得到功能陶瓷纤维；(2 )可以制得均匀性好、纯度高的纤维；(3)可以获得一些熔融法难以制备的纤维。
Sol-gel法以无机盐或金属醇盐为原料，将前驱物溶于溶剂中形成均匀溶液，达到近似分子水平的混合；前驱物在溶剂中发生水解及醇解反应，同时进行缩聚反应，得到尺寸为纳米级的线性粒子组成的溶胶。
压电结构纤维及复合材料完整版
压电结构纤维及复合材料完整版压电材料是指具有压电效应的功能材料，具有压电效应的材料在外加电场、机械应力或温度变化下，能够产生电荷分离和电荷累积，从而实现相应的机电耦合效应。
压电材料的应用非常广泛，包括传感器、驱动器、能量转换和微机电系统等领域。
压电材料主要有陶瓷和聚合物两种。
陶瓷压电材料具有优异的压电性能，但是脆性较大，不易加工成复杂形状，而聚合物压电材料则具有良好的可塑性和可加工性。
在聚合物压电材料中，压电结构纤维及复合材料是非常有潜力的应用材料。
压电结构纤维的制备主要通过改性聚合物纺丝方法来实现。
首先，选择适量的压电材料和聚合物基体进行混合，并通过化学方法将压电材料与聚合物基体进行键合，形成复合材料。
然后，将混合物进行熔融，并通过纺丝设备将熔融物拉伸成细丝状。
最后，经过拉伸、冷却和固化等过程，得到压电结构纤维。
压电结构纤维具有良好的可塑性和可加工性，可以通过编织、织物和编织等方式制备成各种形状的材料。
第一，良好的机电耦合效应。
压电材料在外加电场、机械应力或温度变化下能够产生电荷分离和电荷累积，从而实现相应的机电耦合效应。
压电结构纤维及复合材料能够将这种机电耦合效应发挥到极致，实现更高的敏感度和效率。
第二，良好的柔性和可塑性。
由于采用了聚合物基体和改性聚合物纺丝方法制备，压电结构纤维及复合材料具有良好的柔性和可塑性，可以根据需要制备成各种形状和尺寸的材料，非常适合于电子器件和结构件的应用。
第三，多功能性。
压电结构纤维及复合材料不仅具有压电性能，还可以具有其他功能，比如导电、抗静电、磁性和光学性能。
通过控制材料的组成和制备工艺，可以实现多种功能的组合，从而满足不同应用的需求。
第四，广泛的应用领域。
压电结构纤维及复合材料在传感器、驱动器、能量转换和微机电系统等领域具有广泛的应用潜力。
比如，可以制备出高性能的声发射传感器、振动能量收集器和柔性电子器件等，为人们的生活和工作提供更多便利。
总之，压电结构纤维及复合材料是一种具有良好机电耦合效应、柔性和可塑性的多功能材料，具有广泛的应用前景。
复合材料第六章功能复合材料
一类复合效应为线性效应； 另一类则为非线性效应。 在这两类复合效应中，又可以显示出不 同的特征。
7
下表列出了不同复合效应的类别。
不同复合效应的类别
线性效应 平均效应 平行效应 相补效应 相抵效应
复合效应 非线性效应 相乘效应 诱导效应 共振效应 系统效应
30
2、功能复合材料的设计
复合材料的最大特点在于它的可设计性。
因此，在给定的性能要求、使用环境及 经济条件限制的前提下，从材料的选择途径 和工艺结构途径上进行设计。
31
例如，利用线性效应的混合法则，通过 合理铺设可以设计出某一温度区间膨胀系数 为零或接近于零的构件。
又如XY平面是压电，XZ平面呈电致发光 性，通过铺层设计可以得到YZ平面压致发光 的复合材料。
EcEmVmEfVf
10
平行效应
显示这一效应的复合材料，它的各 组分材料在复合材料中，均保留本身 的作用，既无制约，也无补偿。
11
对于增强体（如纤维）与基体界 面结合很弱的复合材料，所显示的复 合效应，可以看作是平行效应。
12
相补效应
组成复合材料的基体与增强体，在性 能上相互补充，从而提高了综合性能，则 显示出相补效应。
55
音光
电气 信号
磁性 信号
磁头
作为磁 性保留
记录材料
磁记录再生的原理示意图
56
由麦克风及摄像机将声音及光变成电 信号，再由磁头变成磁信号，从而固定在 磁记录介质上。
读出时，与记录过程相反，使声音和 图像再生。
57
理想的磁记录介质要尽可能地高密度， 能长期保存记录，再生时尽可能高输出。
压电复合材料
压电复合材料压电复合材料是一种具有压电效应的复合材料，由于其在传感器、换能器等领域具有广泛的应用前景，因此备受关注。
压电复合材料由压电陶瓷和复合材料两部分组成，具有良好的压电性能和优异的力学性能。
本文将从压电复合材料的材料特性、制备工艺、应用领域等方面进行介绍。
首先，压电复合材料具有优异的压电性能。
压电效应是指在外加电场作用下，材料会产生机械应变；反之，在外加机械应力作用下，材料也会产生电荷。
这种双向的耦合效应使得压电复合材料在传感器、换能器等领域具有广泛的应用前景。
其次，压电复合材料还具有良好的力学性能，具有较高的强度和刚度，能够满足不同工程领域的需求。
其次，压电复合材料的制备工艺主要包括材料选择、成型工艺和制备工艺等几个方面。
首先，在材料选择上，需要选择具有良好压电性能的陶瓷材料，并与复合材料进行复合，以确保材料具有良好的力学性能。
其次，在成型工艺上，可以采用注塑成型、压延成型等工艺，以获得所需形状的压电复合材料。
最后，在制备工艺上，需要进行烧结、热压等工艺，以确保压电复合材料具有良好的压电性能和力学性能。
最后，压电复合材料在传感器、换能器等领域具有广泛的应用。
在传感器方面，压电复合材料可以用于压力传感器、加速度传感器等领域，具有灵敏度高、频率响应宽等优点。
在换能器方面，压电复合材料可以用于声波换能器、超声波换能器等领域，具有转换效率高、频率稳定等优点。
因此，压电复合材料在工程领域具有广泛的应用前景。
综上所述，压电复合材料具有优异的压电性能和良好的力学性能，其制备工艺简单可行，应用领域广泛。
随着科学技术的不断发展，相信压电复合材料将会在工程领域发挥越来越重要的作用。
功能复合材料-3-压电复合材料
3.3.2 压电功能复合材料的理论研究
理论研究非常活跃。 理论研究非常活跃。如，对含有空间定向埋 入相的压电复合材料的有效电弹性性能进行了分 析，提出了一个微观力学模型来估计压电功能复 合材料的的电、热和弹性性能， 合材料的的电、热和弹性性能，并将其用于研究 微观结构和性能的关系。 微观结构和性能的关系。
2011-2-16
功能复合材料
16
3.2.3 其它类型的压电功能复合材料
1. 3-0型压电功能复合材料 型压电功能复合材料 压电相是在三维方向上连通的，而基体相互之间不连通。 压电相是在三维方向上连通的，而基体相互之间不连通。 2. 3-1型和 型压电功能复合材料 型和3-2型压电功能复合材料 型和 压电相是三维连通的，而聚合物基体则仅在一维或两 压电相是三维连通的， 维连通。 维连通。 3. 3-3型压电功能复合材料 型压电功能复合材料 两相在三维方向都是自连通的，且可分为珊瑚复合 两相在三维方向都是自连通的， 有机烧去型、夹心型、梯形格式及烛光造孔型。 型、有机烧去型、夹心型、梯形格式及烛光造孔型。
2011-2-16 功能复合材料 14
降低聚合物泊松比， 降低聚合物泊松比，增强复合材料压电性能 的途径： 的途径： 发泡剂或玻璃球引入气孔， （1）向聚合物相加入发泡剂或玻璃球引入气孔， ）向聚合物相加入发泡剂或玻璃球引入气孔 可使制得的复合材料的水声性能有所改善； 可使制得的复合材料的水声性能有所改善； （2）使压电陶瓷柱和周围聚合物相不直接接触， ）使压电陶瓷柱和周围聚合物相不直接接触， 应力传输通过兼做电极的两块金属板实现。 应力传输通过兼做电极的两块金属板实现。 （3）通过横向增强的方法增加应力放大系数， ）通过横向增强的方法增加应力放大系数， 起到减小g 而不影响g 的作用， 起到减小 31而不影响 33的作用，从而使材料的 静水压压电系数得以提高。 静水压压电系数得以提高。
智能压电纤维复合材料及其应用
智能压电纤维复合材料及其应用智能压电纤维复合材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。
它由压电陶瓷纤维和聚合物基体复合而成，结合了压电效应和材料弹性特性，具有优异的机械性能和电-机耦合性能。
本文将介绍智能压电纤维复合材料的制备方法、性能特点以及其在各个领域的应用。
智能压电纤维复合材料的制备方法多种多样，常见的包括热压法、浸渍法和电纺法等。
其中，热压法是最常用的制备方法之一。
该方法通过将预先制备好的压电陶瓷纤维和聚合物基体在高温高压条件下进行热压，使两者充分结合，形成复合材料。
浸渍法则是将聚合物基体浸渍到压电陶瓷纤维的空隙中，然后经过热处理固化。
电纺法则是将压电陶瓷纤维和聚合物基体同时溶解，通过高压电场的作用使两者同时喷射到收集器上，并在此过程中形成纤维复合材料。
这些制备方法各有优缺点，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
智能压电纤维复合材料具有许多优异的性能特点。
首先，它具有优异的压电效应，能够将机械能转化为电能，实现电-机耦合。
其次，由于纤维增强的存在，它具有较高的强度和刚度，具备良好的抗拉、抗压性能。
此外，智能压电纤维复合材料还具有较高的温度稳定性和耐腐蚀性，能够在恶劣环境下长期稳定运行。
最重要的是，智能压电纤维复合材料具有良好的可塑性和可加工性，可以通过调整配方和制备工艺来实现对其性能的优化。
智能压电纤维复合材料在众多领域具有广泛的应用前景。
在航天航空领域，它可以应用于飞行器的结构健康监测和振动控制，实现飞行器的智能化和安全性能的提升。
在智能结构领域，它可以用于制备智能传感器和执行器，实现结构的自感知、自适应和自修复。
在医疗领域，它可以应用于人工关节、人工肌肉等医疗器械的制备，实现人体运动的仿生控制和康复治疗。
在能源领域，它可以用于制备微型发电装置，收集机械能并转化为电能，实现自供电。
智能压电纤维复合材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。
它通过压电效应和材料弹性特性的结合，具有优异的机械性能和电-机耦合性能。
1—3型压电纤维复合材料结构参数对驱动性能的影响
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ Ｔｈ ｉ ｉｅｅ ｅ ｅ ｔｍｅ ｈ ｄ ｉ ａ ｏ ｔ ｄ ｔ ｄ １ ｈ ｃ ｏ ｅｅ ｔｏ ｅ ａ ｉ ｍｏ ｅ ｆ － ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｉ ｆ ｅ ｆｎ ｔ ｌｍ ｎ ｔ ｏ ｄ ｐ ｅ Ｏ ｍｏ ｅ ｅｍｉｒ － ｌｃ ｒ ｍｅ ｈ ｎ ｃ Ｓ ｔ ｄ ｌ ３ ｐｅ ｏ ｌ ｃ ｒ ｉ ｏ １ ｃ —
叉指 形电极 关键尺 寸、 两相 结构尺寸对驱动性能的影响。结果表 明 ： 支电极 中心距 Ｐ一定 时， 分 取较 大的分支 电极 宽 度 Ｗ 可得 到较 大的 自由应 变和 夹持应 力； ３分支 电极宽度 Ｗ不 变时， ｐ ｗ 的增加 ， ＂ － 随 ／ 自由应 变增加 而夹持应 力减小 ； 采用交叉指形 电极 结构 可使 １３型压电纤维复合材料 具有较 高的横观 各向异性 ， 向效应 系数 可提 高 ２ ３倍。较 小 － 横 ． 的聚合物层厚度 ａ 纤维截 面尺 寸 ｆ 、 有助 于提 高压 电纤维复合材料 的驱动性 能， 小的纤维 间聚合 物宽度 ｂ有助 于提 较
压电纤维复合材料的研究
（ 蚰ｊ ｇＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅｏａｔ ｓａｄＡ ｔ ｎ ｕ ｃ ， 蚰ｊ ｇ １０ ６ Ｎ ｉ ｎ ｅｓｙｏ Ａ ｒｎｕｉ ｎ ｓｏ ｔ ｓ Ｎ ｉ ２ ０ １ ） ｎ ｖ ｔ ｃ ｒａ ｉ ｎ
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维普资讯
・
计算材料学 ・
压 电纤 维 复 合 材 料 的研 究
刘永 刚 沈 星 赵 东标
２０１ ） １０ ６
裘 进 浩
（ 南京航空航 天大学 ， 南京
文
摘
以提 高 交叉指 形 电极 压 电纤 维复合 材 料诱 导应 变和挟 持 应 力为 目的 ， 用有 限元软 件 Ａ Ｓ Ｓ分 采 ＮＹ
Ｉ ｔｒ ｉｉ ｔｄ Ｅ ｅ ｔｏ ｅ ｉｚ ｅｅ ｔｉ ｉ ｅ ｍｐ ｓｔｓ ｎ ｅｄｇｔ ｅ ｌ ｃｒ ｄ ｓＰ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ Ｆ ｂ ｒＣｏ ｏ ｉ ａ ｅ
ＬｕＹ ｎｇｎ ｉ ｏｇａ ｇ
Ｓ ｅ ｉｇ ｈｎＸｎ
Ｚ ａ ｏｇｉｏ ｈｏＤ ｎｂａ
ＱｕＪ ｈｏ ｉ ｉ ａ ｎ
ｓｎ ｅ ｏ ｆＩ ｒ ｉ ｒ ａ ｉ ｇ ｗｉ ｔ ｆＩ ｉｇ ｐ ｒ ｄ ｏ ＤＥ ｏ ｎｃｅ ｓｎ ｄ ｈ ｏ ＤＥ ｄ ｖ ｌ ｍｅ ｒ ｔｏ ｏ ｂ ｒ ｍｏ ｇ ｔ ｅ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｉ ｎ ａ ｏｕ ａ ｉ ｆｆ ｅ ｓ ａ ｎ ｏ ｉ ｈ ｓｔ ．
与 传统 的平 面压 电 陶瓷驱 动器 相 比 ， 电纤维 复合 材 压
压电复合材料
压电复合材料
压电复合材料是有两种或多种材料复合而成的压电材料。
常见的压电复合材料为压电陶瓷和聚合物（例如聚偏氟乙烯活环氧树脂）的两相复合材料。
这种复合材料兼具压电陶瓷和聚合物的长处，具有很好的柔韧性和加工性能，并具有较低的密度、容易和空气、水、生物组织实现声阻抗匹配。
此外，压电复合材料还具有压电常数高的特点。
压电复合材料在医疗、传感、测量等领域有着广泛的应用。
优点
（1）横向振动很弱，串扰声压小；
（2）机械品质因数Q 值低：
（3）带宽大（80%～100%）；
（4）机电耦合系数值大；
（5）灵敏度高，信噪比优于普通PZT 探头；
（6）在较大温度范围内特性稳定；
（7）可加工形状复杂的探头，仅需简易的切块和充填技术；（8）声速、声阻抗、相对绝缘常数及机电系数易于改变（因这些参数相关于陶瓷材料的体积率）；
（9）易与声阻抗不同的材料匹配（从水到钢）；
（10）可通过陶瓷体积率的变化，调节超声波灵敏度。