石墨烯掺杂锆钛酸铅/聚偏氟乙烯压电复合材料的制备及性能研究

发布时间：2022-01-07 21:47

　　以不同粒径锆钛酸铅（PZT）颗粒和聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,制备了0-3型PZT/PVDF压电复合材料,当PZT颗粒平均粒径为1.22μm时,复合材料的压电应变常数(d₃₃)最高。采用流延法制备了石墨烯（GR）添加量不同（0%～0.9%）的0-3型PZT/PVDF/GR三相压电复合材料并进行热压处理;对复合材料的微观结构、介电性能及压电性能进行测定与分析。结果表明:压电复合材料的相对介电常数和介电损耗随着GR添加量的增加而增加;GR添加量为0.6%（质量分数）时,d₃₃达到最大值29.2pC/N,比PZT/PVDF复合材料提高了24.36%。经过热压处理后,压电复合材料的d₃₃提高到31pC/N,添加适量GR以及热压处理可以提高PZT/PVDF/GR压电复合材料的压电性能。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

使用不同目数的筛网分级处理后得到的PZT颗粒SEM图

用不同粒径PZT颗粒制备的PZT/PVDF压电复合材料的电性能见表1。由表看出：使用平均粒径1.22μm的PZT颗粒制备的压电复合材料，其d33最高，达到23.48pC/N。Babu等[13]的研究表明，d33的增大归因于PZT晶粒尺寸的增大。然而该课题组在制备0-3型压电复合材料过程中，发现当PZT晶粒尺寸大于1.22μm时，压电复合材料的d33会降低。2.2 GR添加量对压电复合材料电性能的影响

在频率1kHz、温度20℃条件下，GR添加量不同的PZT/PVDF/GR压电复合材料的相对介电常数及介电损耗曲线见图3。由图可知，GR添加量由0%(wt，质量分数，下同）增加到0.9%时，用不同粒径PZT颗粒制备的压电复合材料的介电常数呈上升趋势。原因是少量的GR能均匀地分散在PVDF基体中，GR被PVDF隔离，形成了一定数量的微电容[11]，使得压电复合材料的介电常数有所增加。但是，这一趋势并不会一直延续下去，随着导电相GR添加量的增加，压电复合材料中会形成导电通路，成为导体。因此GR的添加量存在一个阈值，在阈值附近，压电复合材料中将要形成导电通路却未形成导电通路时，微电容的数量达到极值；继续增加GR添加量，将在压电复合材料中形成导电路径，这将导致压电复合材料变成导体并使介电损耗急剧增加。由图可以看出，GR添加量超过0.6%时，压电复合材料的介电损耗明显增加。2.2.2 对d33的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/钛酸锶钡/聚偏氟乙烯复合薄膜介电性能研究[J]. 洪玮,彭波,刘军,姜楠,骆英.  人工晶体学报. 2017(02)



本文编号：3575328