一种3-3型压电陶瓷/水泥复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3‑3型压电陶瓷/水泥复合材料及其制备方法，是采用3D打印技术打印用于注射多孔压电陶瓷骨架结构的空腔牺牲模板，注入陶瓷浆料并固化成型，经高温烧结除去空腔牺牲模板得到多孔压电陶瓷骨架结构，浇注水泥浆体制备3‑3型压电陶瓷/水泥复合材料。本发明专利技术制备的3‑3型压电陶瓷/水泥复合材料可以通过对多孔压电陶瓷孔隙率和孔径分布的任意调节，任意调控压电陶瓷/水泥复合材料的电学性能，以满足不同条件下的使用要求。

A 3-3 piezoelectric ceramic / cement composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种3-3型压电陶瓷/水泥复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种压电陶瓷/水泥复合材料，以及该复合材料的制备方法，属于陶瓷基压电智能复合材料制备

技术介绍
随着社会经济的发展和科学技术的进步，建筑工程结构，尤其是大型基础设施工程结构（如桥梁、大坝、公路、治理边坡等）不断出现。为了保障结构的安全性与耐久性，使用智能材料研制的高性能传感器对重要土木工程建筑实施结构健康监测，不仅可以大大减少结构的维修费用，而且还可以避免对人类造成的危害。压电智能材料基于压电效应，可以将土木工程建筑中的应变直接输出为电信号，是土木工程结构健康监测的最佳候选智能材料。然而，在土木工程结构中，最主要的结构材料—混凝土是一种多孔固态胶体，它在时间、温度和湿度等因素作用下，会产生明显的非均匀体积变动，导致传统的压电材料（压电陶瓷、压电聚合物和聚合物基压电复合材料）与混凝土母材之间存在界面粘结性差、谐振频率和声阻抗不匹配、强度一致性差等相容性问题，使压电材料与混凝土母材之间的能量转换大大削弱，智能材料与结构的传感精度明显下降，甚至会产生虚假信号，影响其正常使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3-3型压电陶瓷/水泥复合材料的制备方法，其特征是包括：/n1）设计用于构建所述3-3型压电陶瓷/水泥复合材料的多孔压电陶瓷骨架结构三维模型，所述多孔压电陶瓷骨架结构由三维空间彼此连接的支架形成多层骨架结构，并由支架与支架之间的空间构成彼此连通的、用于填充水泥的蜂窝孔结构；/n2）设计用于注射成型所述多孔压电陶瓷骨架结构的空腔牺牲模板，所述空腔牺牲模板由圆柱形的棱柱支架构成，在棱柱支架内具有与所述多孔压电陶瓷骨架结构形状一致的腔体结构；/n3）采用3D打印技术，以光固化3D打印材料打印出所述空腔牺牲模板；/n4）在压电陶瓷粉体中加入有机单体溶液和分散剂，混合分散得到陶瓷浆料，其中所述有...

【技术特征摘要】
1.一种3-3型压电陶瓷/水泥复合材料的制备方法，其特征是包括：
1）设计用于构建所述3-3型压电陶瓷/水泥复合材料的多孔压电陶瓷骨架结构三维模型，所述多孔压电陶瓷骨架结构由三维空间彼此连接的支架形成多层骨架结构，并由支架与支架之间的空间构成彼此连通的、用于填充水泥的蜂窝孔结构；
2）设计用于注射成型所述多孔压电陶瓷骨架结构的空腔牺牲模板，所述空腔牺牲模板由圆柱形的棱柱支架构成，在棱柱支架内具有与所述多孔压电陶瓷骨架结构形状一致的腔体结构；
3）采用3D打印技术，以光固化3D打印材料打印出所述空腔牺牲模板；
4）在压电陶瓷粉体中加入有机单体溶液和分散剂，混合分散得到陶瓷浆料，其中所述有机单体溶液由有机单体、去离子水和交联剂混合制成，所述有机单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，分散剂是马来酸、柠檬酸铵、阿拉伯树胶中的任意一种；
5）向所述陶瓷浆料中加入催化剂和引发剂，搅拌均匀后注入所述空腔牺牲模板的腔体内，使陶瓷浆料在空腔牺牲模板内固化形成陶瓷湿坯；
6）将所述陶瓷湿坯连同空腔牺牲模板一起高温烧结，除去空腔牺牲模板，得到多孔压电陶瓷骨架结构；
7）在所述多孔压电陶瓷骨架的蜂窝孔结构中浇注水泥浆体，养护成型，得到压电陶瓷/水泥复合材料基体；
8）对所述压电陶瓷/水泥复合材料基体的任意两个对应表面进行打磨，以露出压电陶瓷相，涂上低温导电银胶作为电极，制备得到3-3型压电陶瓷/水泥压电复合材料。


2.根据权利要求1所述的3-3型压电陶瓷/水泥复合材料的制备方法，其特征是所述多孔压电陶瓷骨架结构每层蜂窝孔的孔径分布呈梯度规则变化，具有梯度孔结构。


3.根据权利要求1所述的3-3型压电陶瓷/水泥复合材料的制备方法，其特征是在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜，曹玉，董英鸽，阴建能，王建宏，王延忠，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14