压电纤维复合材料的研究与应用
1-3型压电复合材料的制备与物性的研究
1-3型压电复合材料的制备与物性的研究压电复合材料是指由压电陶瓷材料和有机聚合物材料按照一定的连通方式组合在一起而构成的功能材料。
由于压电复合材料同时具备聚合物相和压电相的优点而被广泛的研究,其在医学超声探头和水声换能器中都有着重要的应用。
1-3型压电复合材料的连通方式为一维连通的压电陶瓷平行的镶嵌在三维连通的聚合物基体中,其声阻抗远小于压电陶瓷材料。
因而,用复合材料制作的换能器更容易与水和人体组织匹配。
制备1-3型压电复合材料的方法有切割-填充法、脱模法等,其中切割-填充法操作简单、成本低,并且可以根据需要控制复合材料中陶瓷柱的宽度与间隔,因此被广泛的用于复合材料的制备。
本论文利用切割-填充法制备了陶瓷相的体积比不同的1-3型PZT-Epoxy压电复合材料和陶瓷相的体积比为31%的1-3型BCZT-Epoxy压电复合材料,并对其超声物性展开了研究。
主要结果如下:(1)研究了陶瓷相的体积比对1-3型PZT43-Epoxy压电复合材料的压电常数、声阻抗等物性的影响,并探讨了材料的纵横比对复合材料的厚度机电耦合系数kt的影响。
实验制备了陶瓷相的体积比分别为25%、31%和40%的压电复合材料。
研究发现复合材料的声阻抗Z和压电常数d33都随陶瓷相的体积比的增加而增大,实验制备的复合材料的声阻抗的最小值和压电常数的最大值分别为10.2Mrayl、317pC/N。
与PZT43陶瓷材料相比,复合材料的厚度机电耦合系数kt 提高、介电常数εr降低,但是介电损耗tanδ增加、机械品质因子Qm比PZT43陶瓷降低了 2个数量级。
在-50℃-150℃的测试区间内,实验制备的压电复合材料的厚度机电耦合系数kt都具有较好的温度稳定性,并且kt随着复合材料样品的厚度的增加呈现先增加后减少的趋势,在纵横比约为3时kt取得最大值。
陶瓷相的体积比为31%的1-3型PZT43-Epoxy压电复合材料在厚度为1.4mm时的物性分别为:d3= 273pC/N,Z=11 Mrayl,kt=0.66,Q =4.1 εr= 410,ta =0.03。
压电材料的研究和应用现状
压电材料的研究和应用现状一、概述压电材料是一类具有压电效应的特殊功能材料，它们能够将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。
自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料在科学研究和工业应用中就占据了重要地位。
随着科技的飞速发展，压电材料的研究和应用已经深入到众多领域，如传感器、换能器、振动控制、声波探测、生物医学等。
在压电材料的研究方面，科研人员一直致力于探索新型压电材料，优化其性能，拓宽其应用范围。
目前，压电材料的研究重点主要集中在压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等领域。
这些新型压电材料在压电常数、介电常数、机械品质因数等关键指标上不断取得突破，为压电材料的应用提供了更多可能性。
在应用方面，压电材料在传感器和换能器领域的应用尤为广泛。
例如，压电传感器可用于检测压力、加速度、振动等物理量，广泛应用于工业自动化、航空航天、环境监测等领域。
压电换能器则可用于声波的发射和接收，广泛应用于声呐、超声检测、通信等领域。
压电材料在振动控制、声波探测、生物医学等领域也展现出广阔的应用前景。
压电材料作为一种重要的功能材料，在科学研究和工业应用中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步，压电材料的研究和应用必将迎来更加广阔的天地。
1. 压电材料的定义与特性压电材料是一种特殊的功能材料，具有将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的能力。
这类材料在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差，这种现象称为“压电效应”。
反之，当压电材料置于电场中时，材料会发生形变，这种现象称为“逆压电效应”。
压电材料的这种特性使得它们在许多领域都有广泛的应用，如传感器、换能器、振动控制等。
压电材料的特性主要包括压电常数、介电常数、机械品质因数等。
压电常数反映了材料的压电效应强弱，是衡量压电材料性能的重要指标。
介电常数则描述了材料在电场作用下的电荷存储能力。
机械品质因数则反映了材料在振动过程中的能量损耗情况。
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。
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
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与 传统 的平 面压 电 陶瓷驱 动器 相 比 ， 电纤维 复合 材 压
复合材料读书报告
功能复合材料的研究和应用压电复合材料概念：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研究：压电材料由于具有响应速度快、测量精度高、性能稳定等优点而成为智能材料结构中广泛应用的传感材料和驱动材料。
但是，由于存在明显的缺点，在实际应用中收到了极大的限制。
例如，压电陶瓷的脆性很大，经不起冲击和非对称受力，而且其极限应变小、密度大，与结构粘合后对结构的力学性能会产生较大的影响。
压电聚合物虽然柔顺性好，但是它的使用温度范围小，而且其压电应变常数较低，因此作为驱动器使用时驱动效果差。
为了克服上述压电材料的缺点，人们开发了压电复合材料。
由于压电复合材料不但可以克服压电材料的缺点，而且还兼有有机高分子与无机材料两者的优点，甚至可以根据使用要求设计出单项压电材料所没有的性能，因此越来越引起人们的重视。
应用：压电复合材料最初是运用于水声领域中并且是由r e newnham首次研制成功了1-3型压电复合材料。
美国加州斯坦福大学b a auld 的等人建立了pzt柱周期排列的1-3型压电复合材料的理论模型, 在随后的数年中许多国家的科研机构也相继开展了压电复合材料的研究工作如澳大利亚的helen lw chan等日本的hiroshi等意大利的h zewdie等然而传统的压电陶瓷机械品质因数ｑｍ高压电常数g33小声阻抗大及厚度共振弱不适合换能器带宽窄脉冲灵敏度高的要求压电复合材料具有良好的柔顺性加工性能优异并且克服了压电陶瓷材料易碎的特点因加入第二相无源材料使得压电复合材料的声阻抗率ｃ小易与水及生物组织实现声阻抗匹配同时压电复合材料具有较高的压电常数d33和机电耦合系数ｋｐ因此含有压电相和聚合物相的压电复合材料成为制作换能器的理想材料。
压电材料的结构及其性能研究
石英为例,沿(100)的应力会产生极化,而沿(001)的应
力就不会引起极化。 因此,具有压电性能。
! 常见压电材料举例
2.1 常用压电晶体
2.1.1 石英(水晶)
石 英 晶 体 属 32(即 D3) 点 群 ,六 方 晶 胞 的 c 轴
是沿三重轴的,而 a 轴和 b 轴则分别沿着互成 120°
的二重轴。 光线
! 前言
压电材料是一类重要的、 国际竞争极为激烈的 高技术新材料,在信息激光、导航和生物等高技术领 域应用广泛。 压电陶瓷在现代功能陶瓷中占有非常 重要的地位,具有广泛的用途。 自 19 世纪 80 年代居 里 兄 弟 首 先 在 石 英 晶 体 上 发 现 压 电 效 应 后 [1], 压 电 材 料和压电器件的研究和生产发展极为迅速,2000 年 全球压电陶瓷产品销售额约达 30 亿美元以上,近几 年压电陶瓷在全球每年销售量按 15%左右的速度增 长。 压电陶瓷是含高智能的新型功能电子材料,随着 材料及工艺的不断研究和改良, 压电陶瓷的技术应 用愈来愈广,而且随着电子、信息、航空航天高科学 技术领域日新月异的发展, 压电陶瓷材料的制作技 术和应用开发方兴未艾, 将越来越受到人们的关注 和重视。 压电材料按物理结构分类如图 1。
" 压电效应
某些介质在机械力作用下发生电极化和电极 化的变化,这样的性质称为压电效应[4]。 电极化的改 变导致介质与极化方向垂直的两端面出现等量反 号的束缚电荷变化,看起来这是由于压力造成了电
收 稿 日 期 :2005-06-13
压电材料分类如下:
!
!石英(SiO2 )
# #
##酒石酸钾钠(NaKC4 H4 +4H2 O 即 KNT)
PVDF:(CH2CF2)n 形成 链 状 化 合 物 ,n(>10 000) 为聚合度。 从结构分析中得知这种材料中晶相和非 晶相的体积约各占 50%。 PVDF 有 !、"、# 和 $ 四种 常见的晶型。 铁电相只存在于 " 相中。 2.3.2 奇数尼龙
压电材料的物理特性及应用
压电材料的物理特性及应用压电材料是一类具有压电物理特性的电介质，被制成转换元件广泛应用于压电式传感器上。
压电效应表现为当某些电介质在一定方向上受到外力的作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应；相反，当在电介质的极化方向上施加交变电场，这些电介质也会发生机械变形，电场去掉后，电介质的机械变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
正压电效应是把机械能转换为电能，逆压电效应是把电能转换为机械能。
自然界中天然形成的石英晶体、人工制造的压电陶瓷和有机高分子材料都是压电效应比较明显的压电材料，其应用也很广泛。
一、石英晶体的压电特性及其应用石英晶体俗称水晶，成分是二氧化硅（SiO2），它是一个正六面体，有三个坐标轴，Z轴是晶体的对称轴，称为光轴，在这个方向上没有电压效应；X轴称为电轴，垂直于X轴晶面上的电压效应最明显；Y轴称为机械轴，在电场力的作用下沿此轴方向的形变最显著。
用水晶制作压电石英薄片，在交变电场中，这种薄片的振动频率稳定不变，因此被广泛应用于无线电技术中，用来控制频率。
彩色电视机等许多电器设备中都有用压电晶片制作的滤波器，以保证图像和声音的清晰度。
装有压电晶体元件的仪器可以测试蒸汽机、内燃机及各种化工设备中压力的变化，测量管道中流体的压力。
压电晶体还被广泛应用于声音的再现、记录和传送。
压电式加速度传感器是一种测试加速度的装置，主要由两块压电晶片、质量块、弹簧和基座构成。
测量时，传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受到质量块惯性力的作用。
根据牛顿第二定律，此惯性力是加速度的函数，即：F＝ma。
这样，质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上，在压电晶片的两个表面上就产生交变电荷（电压），输出电量由传感器输出端引出，可以根据输出电荷测试出试件的加速度。
压电复合材料
简介：由压电陶瓷相和聚合物相组成的压电复合材料是本世纪70 年代发展起来的一种多用途功能复合材料。
由于柔性聚合物相的加入, 压电复合材料的密度( Q) 、声阻抗( Z ) 、介电常数( E) 都降低了; 而复合材料的优值( d hgh) 和机电耦合系数( k t)却提高了, 这使压电复合材料能在水听器、生物医学成像、无损检测、传感器等诸多方面被广泛地用作换能器。
作为水听器应用的压电材料要求有较大的静水压压电常数。
现阶段研究较多的是0- 3 型和1- 3 型, 其他类型的压电复合材料也有相应的研究研究历史：1972 年, 日本的北山- 中村试制了PVDF- BaTiO3 的柔性复合材料, 开创了压电复合材料的历史。
70 年代中后期, 美国宾州大学材料实验室开始研究压电复合材料在水声中的应用, 并研制了1-3 型压电复合材料。
R E Newnham、D P Skinner、KA Klicker 、T R Gururaja 和H P Savakus 等人进行了大量的理论和实验研究工作, 测试了不同体积含量的压电复合材料的特性。
80 年代初以后, 美国加州斯坦福大学的B A Auld、Y Wang 等人建立了PZT 柱周期排列的1 -3 型压电复合材料的理论模型、并分析了其中的横向结构模。
美国纽约菲利浦实验室的W A Smith 等人也做了与上类似的工作。
与此同时, 以及随后几年, 许多国家也相继开展了压电复合材料的研究, 如澳大利亚的L W Chan 等、日本的Hiroshi Takeuchi 等。
一些研究工作者还利用压电复合材料制作了换能器, 如日本的Chitose Nakaya 等、英国的G Hayward 和R Hamilton 等人。
定义：在压电复合材料中,各相以0、1、2、3维的方式连通,如果复合材料由两相构成,则存在10种连通方式,即0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3型。
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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。
当溶胶达到一定的粘度，在室温下纺丝成形得到凝胶粒子纤维，经干燥，烧结，晶化便可得到陶瓷纤维。
LiNbO3是一种较早用sol -gel法制备的压电陶瓷纤维材料，可用于声表面波(SAW )器件和电光器件。
1989年，Hirano等Li(OC2 H5)、Nb(OC 2H5)5、H2O和C2 H5OH 配制前驱体溶液，通过选择合适的浓度、加水量，得到可拉丝的溶胶，制作了LiNbO3凝胶纤维，把凝胶纤维在400~600℃之间进行热处理，加热速率为1 ℃／min，可得到直径为10～1000μm的单相LiNbO3纤维。
在500℃保温1h 热处理获得晶态LiNbO3纤维，其密度为理论密度的90％以上，室温介电常数约为10，与固相反应制得的多晶LiNbO3，材料一致，但比单晶的小。
另外，LiNbO3纤维的介电损耗为0.01~0.02。
Yoko等采用溶胶—凝胶工艺制备了BaTiO3纤维，前驱体溶液由Ti(OC3 H7 ) 、Ba(OC2H5)、H2O、C2H5OH 和CH3 COOH组成，在系统加人大量的CH3 COOH以获得可拉丝溶胶。
形成凝胶纤维后加热至600℃以上可获得单相钙钛矿BaTiO3纤维。
Kamiya等通过控制Pb—Ti复合醇盐的水解获得了PbTiO3纤维的溶胶。
其研究结果显示，含水量少的溶胶有利于获得更好的非晶PbTiO3纤维，而含水量大的溶胶可以获得高结晶度的钙钛矿PbTiO3纤维。
制备PbTiO3纤维时，需加入过量2％(质量分数)的PbO和1％(质量分数)的Mn2O3至纤维中，即可有效地避免干燥过程中纤维开裂，并且这样得到的纤维密度可达理论值的94％。
锆钛酸铅(Pb(Zr x Ti1-x )O3 )材料是最重要的铁电压电材料，其应用非常广泛。
因此，采用溶胶一凝胶工艺制备PZT纤维深受重视。
王录全等在溶胶一凝胶工艺基础上制备出长PZT纤维。
图1是其制备纤维的装置。
如图所示，湿凝胶纤维绕在可调节直径的滚筒上并可直接在滚筒上干燥，从而避免了纤维再次缠绕及干燥过程中的收缩引起的断裂。
并且在氮气的保护下，他们已实现了干燥凝胶纤维在300℃时的连续热解，获得长达2m的热解纤维，经煅烧和烧结成功制备出长PZT纤维。
图1 纤维的制备装置2.2挤压法2.2.1传统挤压法在陶瓷粉末中加入有机粘结剂及塑化剂使之成为可塑性的混合物料，通过特定的装置，调节挤压工艺参数(压力值、挤压比、挤压速率等)可得压电陶瓷纤维。
Bowen等用传统挤压法制备了PZT纤维，并研究了PZT纤维的性能。
将原料PZT - 5A粉末、粘结剂PVB、溶剂、添加剂环己烷球磨混匀，挤压得到直径为250μm的纤维坯体，然后进行热处理，以1℃／min升温速率至600℃保温1h排胶，再以5℃／min速率升温至1200℃保温1h烧结，得到密度为7.7(±0.1)mg／m3，d33为377pC／N的纤维。
传统挤压法工艺较为简单，但未经热处理的纤维中有机成分含量较高，在烧结过程中体积收缩较大，有机物分解导致纤维的气孔率高，得到的纤维往往强度低、密度小。
2.2.2粉末-溶胶混合挤压法由于溶胶一凝胶纺丝法规模生产纤维时，需要特殊的工艺设备且生产成本高，而传统方法制备的纤维性能较差。
于是Qiu等提出了制备陶瓷纤维的新方法，即用粉末一溶胶混合挤出法制备了直径为250μm的Pb(Nb ,Ni)O3—Pb(Zr，Ti)O3纤维坯体。
该方法用PNN—PZT溶胶取代了有机粘结剂，溶胶在烧结过程中转变为晶相，减少了烧结前粘结剂的排除过程，且增加了纤维中PNN—PZT晶相的含量，从而增加了纤维的密度,使纤维的性能有所提高。
鉴于粉末一溶胶混合法的优点，笔者采用此方法制备长的性能优异的PZT 陶瓷纤维，采用固相反应法制备PZT粉体，同时制备PZT溶胶，然后PZT粉料加入到具有可纺丝性的溶胶中充分搅拌均匀，放入自制的挤压模具中，控制加压速度挤出PZT压电陶瓷纤维。
其中影响纤维性能的因素主要有溶胶的粘度、粉末与溶胶的混合比例、烧结温度、加压值、挤压比、挤压速率、挤压温度等。
2.2.3共挤压法共挤压法(microfabrication by coexrusion，MFCX )是制备中空纤维的一种方法。
将压电陶瓷粉料PZT和炭黑粉料分别与热塑性聚合物、聚乙烯乙二醇、硬脂酸和矿物油混匀，分别用挤压模具挤压成圆柱状，然后根据最终纤维壁厚的要求，使得PZT圆柱中间需要去除的圆柱的尺寸刚好与炭黑圆柱的尺寸相同，将炭黑圆柱嵌入PZT圆筒中，再将整体嵌套于方形的炭黑中形成预制棒，然后在挤压模具中挤出得到理想尺寸的纤维, 热处理过程中去除有机物及炭黑，经烧结得到PZT压电陶瓷中空纤维。
其过程如图2所示，通过改变挤压模具中进出口的比例可以改变纤维的尺寸传统制备中空纤维的方法是通过制备中空纤维的模芯来改变纤维的壁厚，与之相比，MFCX 法有其自身的优势：(1)改变中空纤维的壁厚时，不需要重新做模具, 只要改变预制棒的尺寸，既降低成本又节约时间；(2)由于未经处理的纤维有机物及炭黑的存在，增加了生坯纤维的强度。
图2 中空纤维的制备过程2.2.4切割法此方法为一种较为简单的方法，用传统的方法制备陶瓷薄片，然后切割成所需要的尺寸。
Williams用此方法制备了用于压电复合材料的纤维。
在100gPZT 粉料中加入20mL重量比为3％的聚乙烯醇溶液，球磨0.5h，混合均匀后将其放入模具中，在35MPa的压力下加压成型，1300℃保温1h烧结制成PZT薄片。
然后将烧结后的样品磨光表面，用金刚石锯片切割，得到截面为矩形的纤维。
为了防止样品边缘破损，切割时必须控制速度。
纤维的粗细程度由计算机数控系统的精度和压电陶瓷在工艺过程中的承受能力两种因素决定。
这种方法生产效率高，多为厂家所采用，美国的Smart Material Corp用该方法生产多种规格的PZT 纤维，其纤维的粗细约为100~1000μm。
2.2.5碳纤维模板浸渍法David等制备了PZT纤维与聚合物复合的复合材料，其中纤维的制备采用碳纤维模板浸渍法，钛的丁醇盐和铌的乙醇盐混合加入到乙二醇单甲醚溶剂中在60℃下搅拌1h。
为了防止醇盐的快速水解，将三水醋酸铅单独溶解于乙二醇单甲醚溶液中，并在120℃下蒸馏1h去除水分，冷却至60℃，将锆、钛、铌的醇盐溶液加入到醋酸铅溶液中不断搅拌3 h形成VZT 先驱体溶液。
然后将碳纤维缠绕成直径分别为9～10μm和0.5m的纤维束浸入到PZT先驱体溶液中，由于碳纤维中有很多气孔，可以吸收PZT先驱体溶液。
为了使有活性的碳纤维吸收更多的PZT溶液，通常在水蒸汽或CO2的气氛中进行，这样活性纤维的表面积可达1500m2以上。
最后采用热处理使碳氧化，烧结后可得具有一定强度的PZT 纤维。
尽管浸渍法工艺比较简单，但生坯中PZT的含量较低，烧结后的纤维强度低、表面粗糙、密度小、性能较差。
3压电纤维复合材料过去的几十年人们对压电材料的应用进行了形式多样的研究，压电纤维的出现给压电纤维复合材料的研究注入了新的活力。
压电纤维复合材料主要有3种：1-3型压电复合材料、AFC (active fiber composites)和MFC (macro fiber com posites) 1-3压电复合材料是将压电纤维成束有规律的固化于聚合物中，形成三维结构。
AFC和MFC是将压电纤维有规律排成一排固化于聚合物基质中，形成片式结构；AFC和MFC 的区别在于纤维横截面的形状不同。
AFC中纤维的横截面为圆形，多用挤出法制备；MFC中纤维的横截面为矩形，多用切割法制备。
图3 a,b 1- 3型压电复合材料c、AFC d、MFC1-3型压电复合材料是目前研究最多、最深人、应用最广泛的一种压电复合材料。
1-3型压电纤维复合材料MFC是由一维联通的压电纤维平行排列于三维联通的聚合物中而形成的两相复合材料，其压电纤维相保留了压电驱动器的优点，聚合物材料使得该型压电复合材料具有良好的韧性，适用于具有各种表面的被控对象，因而MFC比较适合在智能结构中大面积铺层使用。
MFC由3部分组成，其结构及工作模式如图1所示。
其结构中压电陶瓷是主动相，沿纤维方向平行排列于一个平面内，这种单一方向的纤维排列方式使特定方向上的驱动能力大大提高。
聚合物相在压电纤维的周围使压电纤维和聚合物基体材料成一个整体，不仅能起到传递应力和应变的作用还能起到保护作用，使MFC具有很高的韧性，提高了抗破坏能力。
交叉指形电极不仅是工作电极而且是MFC的极化电极，提供了沿纤维方向的极化电场，使得MFC工作时使用比较大的压电常数d33，提高了3方向上的机电耦合效应。
这种电极的结构特点是：沿轴方向正负分支电极交叉排列，各分支电极由1对异性主电极引出，上下表面的电极结构完全对称。