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壓電復(fù)合材料是一種能夠?qū)C(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電荷的材料,具有優(yōu)良的壓電效應(yīng)和力電耦合效應(yīng),因此被廣泛應(yīng)用于傳感器、驅(qū)動(dòng)器、能量收集器等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,壓電復(fù)合材料的制備工藝和性能分析研究也得到了進(jìn)一步的深入。
壓電復(fù)合材料的制備工藝可以分為兩種主要方式:傳統(tǒng)的擴(kuò)散偶極子法和現(xiàn)代的溶膠凝膠法。傳統(tǒng)的擴(kuò)散偶極子法主要是通過(guò)固相反應(yīng)或液相反應(yīng)制備壓電復(fù)合材料,其中液相反應(yīng)包括合成反應(yīng)和堆積反應(yīng)。溶膠凝膠法是一種基于溶膠和凝膠的成膜工藝,可以制備質(zhì)量較好、高均勻性的薄膜。
隨著制備工藝的不斷發(fā)展,壓電復(fù)合材料的性能也得到了顯著提升。首先,壓電復(fù)合材料的壓電常數(shù)得到了提高。通過(guò)改變材料的成分和微結(jié)構(gòu),可以增加壓電復(fù)合材料的極化飽和電壓和壓電常數(shù),提高了材料的靈敏度和輸出功率。其次,壓電復(fù)合材料的耐疲勞性能得到了改善。研究表明,通過(guò)控制材料的微結(jié)構(gòu),可以減小材料的應(yīng)力集中和裂紋擴(kuò)展,提高了壓電復(fù)合材料的耐疲勞性能。此外,壓電復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性也有所提高,使其在特殊環(huán)境下的應(yīng)用更加廣泛。
近年來(lái),壓電復(fù)合材料的研究逐漸從單相復(fù)合材料向多相復(fù)合材料轉(zhuǎn)移。多相復(fù)合材料由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相組成,具有更廣泛的應(yīng)變和電荷響應(yīng)特性。例如,壓電纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可以通過(guò)改變纖維的取向、長(zhǎng)度和比例調(diào)節(jié)其力學(xué)和電-機(jī)耦合性能。此外,壓電顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料可以通過(guò)改變顆粒的尺寸、形狀和分布來(lái)調(diào)節(jié)材料的力電性能。