压电纤维复合层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种压电纤维复合层及其制备方法，涉及压电功能材料技术领域，该压电纤维复合层包括多根聚合物纤维，该多根聚合物纤维按照宽度递增的顺序堆叠，相邻聚合物纤维之间设置有压电纤维，其中，各根压电纤维与各根聚合物纤维的长度和厚度均相同。这样，将压电纤维复合层中的被动相聚合物纤维的宽度进行梯度化设计，通过改变被动相的体积分数实现压电纤维复合层的性能梯度变化，且梯度化效果更加明显，同时聚合物纤维宽度的梯度化逐步提高聚合物相的体积分数，可以有效改善复合材料整体的柔韧性，增强压电纤维复合材料与非平面结构的匹配性，满足压电纤维复合材料在更多领域的应用需要。

Composite layer of piezoelectric fiber and its preparation method

The invention provides a piezoelectric fiber composite layer and a preparation method thereof and relates to the technical field of piezoelectric materials, the piezoelectric fiber composite layer comprises a plurality of polymer fibers, the plurality of polymer fibers in order of increasing the width of the stack, a piezoelectric fiber, provided between adjacent polymer fibers, each with piezoelectric fiber the root of polymer fiber length and thickness are the same. In this way, the piezoelectric fiber composite layer in passive phase polymer fiber width gradient design, by changing the passive phase volume fraction pressure to achieve the change of electrical properties of graded fiber composite layer, and the gradient effect is more obvious, at the same time gradient polymer fiber width gradually increase the volume fraction of polymer phase, can effectively improve the the flexibility of the overall composite material, enhance the matching of piezoelectric fiber composite materials and non planar structure, meet the needs of the application of piezoelectric fiber composite materials in many fields.

【技术实现步骤摘要】
压电纤维复合层及其制备方法
本专利技术涉及压电功能材料
，尤其是涉及一种压电纤维复合层及其制备方法。
技术介绍
压电复合材料是一种基于电能与机械能之间相互耦合作用的智能复合材料，其兼具压电晶体材料的优异压电性能和聚合物基体的柔韧性等特点。压电复合材料结构种类众多，压电陶瓷纤维复合材料以压电陶瓷纤维和聚合物基体复合而成，其既保留了压电晶体材料高灵敏度和高频率响应等优点，又克服了压电晶体材料脆性大和柔韧性差的不足，且具有单向性能突出和可设计性强等特点，被广泛应用于传感、驱动、结构控制、结构健康监测和能量采集等众多领域。由美国NASALangly研究中心提出的MFC(Macrofibercomposites，宏观纤维复合层)结构压电纤维复合材料，由压电纤维复合层与叉指电极组合封装而成，纤维截面形状为矩形，借助叉指电极(Interdigitalelectrodes，IDEs)独特的电场分布特性，可以使复合材料以d33模式工作，有效发挥压电纤维复合材料的纵向应变性能。目前，MFC结构压电纤维复合层多采用均匀结构，难以满足压电纤维复合层的多样化应用需求，为此研究者们提出了梯度化的压电纤维复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电纤维复合层，其特征在于，包括多根聚合物纤维，多根所述聚合物纤维按照宽度递增的顺序堆叠，相邻所述聚合物纤维之间设置有压电纤维，其中，各根所述压电纤维与各根所述聚合物纤维的长度和厚度均相同。

【技术特征摘要】
1.一种压电纤维复合层，其特征在于，包括多根聚合物纤维，多根所述聚合物纤维按照宽度递增的顺序堆叠，相邻所述聚合物纤维之间设置有压电纤维，其中，各根所述压电纤维与各根所述聚合物纤维的长度和厚度均相同。2.根据权利要求1所述的压电纤维复合层，其特征在于，所述聚合物纤维的宽度范围为10-2000μm，所述聚合物纤维的宽度递增量的范围为10-500μm。3.根据权利要求1所述的压电纤维复合层，其特征在于，各个所述压电纤维的宽度相同，宽度范围为100-2000μm。4.一种如权利要求1至3任一项所述的压电纤维复合层的制备方法，其特征在于，包括：采用切割法或流延法制备压电陶瓷或压电单晶薄层，获得多个相同长度与宽度的压电薄层；采用模压法将热固性聚合物制备成厚度不同的聚合物薄层，其中，各个所述聚合物薄层的厚度呈梯度递增，并裁剪各个所述聚合物薄层的长度和宽度与所述压电薄层的长度和宽度一致；将聚合物薄层自上而下，根据厚度从小到大进行堆叠，在相邻所述聚合物薄层之间插入一层所述压电薄层并对齐，其中，在所述聚合物薄层与所述压电薄层相邻的表面上均匀涂覆有一层聚合物胶液，然后进行固化，获得2-2型柔性梯度压电复合结构；根据所述压电纤维复合层的厚度需求，将获得的所述2-2型柔性梯度压电复合结构沿堆叠方向进行切割，制备成压电纤维复合层；其中，所述压电纤维复合层由压电纤维与聚合物纤维交替堆叠而成，且所述聚合物纤维的宽度呈梯度递增，所述聚合物纤维的宽度为相应的所述聚合物薄层的厚度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据对所述2-2型柔性梯度压电复合结构的切割工艺的调节，确定所述压电纤维复合层的厚度。6.根据权利要求4所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雄，王锋，付争兵，丁瑜，杜军，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42