复合纤维制造技术

本发明专利技术提供一种复合纤维，其至少由金属烧结体和陶瓷烧结体构成。该复合纤维中，上述金属烧结体与上述陶瓷烧结体互相邻接而成为纤维体。维体。维体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合纤维


[0001]本专利技术涉及复合纤维，更具体而言，涉及至少由金属烧结体和陶瓷烧结体构成的复合纤维。

技术介绍

[0002]作为能用于建筑物、汽车、船舶、飞机等结构体的振动传感器、致动器，已知有使用钛酸锆酸铅纤维(PZT纤维)的压电纤维(例如专利文献1～6)。另外，为了使这样的PZT纤维作为应力传感器、振动传感器、致动器而发挥功能，已知有将PZT纤维埋入结构体中的智能基板等(例如专利文献1)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特愿2003
‑
12829
[0006]专利文献2:日本特愿2005
‑
171752
[0007]专利文献3:日本特愿2004
‑
15489
[0008]专利文献4:日本特愿2005
‑
59552
[0009]专利文献5:日本特愿2005
‑
313715
[0010]专利文献6:日本特愿2010
‑
198092

技术实现思路

[0011]本申请专利技术人等注意到现有的钛酸锆酸铅纤维(PZT纤维)中存在需要克服的课题，发现了为此采取对策的必要性。具体而言，本申请专利技术人等发现了以下的课题。
[0012]例如，如图11(A)所示那样，专利文献1等记载的钛酸锆酸铅纤维(PZT纤维)100具有可通过对金属线101(钛线、铂线等金属细线)被覆钛酸锆酸铅晶体(PZT晶体)而形成的PZT薄层102。
[0013]例如可以通过水热合成法而在金属线表面使PZT晶体生长，从而制造PZT纤维。或者通过使用挤出成型法来制造PZT纤维。例如，如图13所示，在挤出成型法中，将PZT糊料105(加入PZT粉末、粘结剂和水，根据情况还加入有机溶剂、各种成型添加材料等进行混炼而得)与金属线101一起同时挤出，从而制作放入金属核的PZT纤维成型体，接下来，加热该PZT纤维成型体，从而经历脱粘结剂的工艺，之后，进一步在高温烧结，从而制造在金属线表面形成有PZT薄层的PZT纤维。
[0014]可如此地通过水热合成法、挤出成型法等而制造的PZT纤维由于具有金属线表面仅以PZT晶体被覆的结构，因此PZT薄层102容易破裂。例如在用于振动传感器、致动器等的情况下(特别是飞机的领域使用的情况下)，例如像图11(B)和(C)所示那样，将PZT纤维100部分地埋设于层叠碳纤维增强塑料(CFRP)的预浸料201而成的结构体202，从而进行补强，用作智能基板200(参照图11(B)和(C))。
[0015]例如，在将智能基板200用作振动传感器、致动器的情况下，PZT纤维100为压电材
料，因此，如果检测到振动，则会产生电位，作为传感器而发挥功能，相反，如果对PZT纤维100施加电位，则PZT纤维根据其电位会伸缩或者振动，作为致动器而发挥功能。例如，如图12(A)所示，如果PZT纤维100通过电位的施加而沿箭头所示的轴方向伸长，则会如图12(B)所示那样，与结构体202一起弯曲。如此，智能基板200如下所述地作为致动器而运作，即，多根PZT纤维100之中规定的PZT纤维作为传感器而发挥功能并检测到振动，规定的其它PZT纤维抑制振动(制振)。应予说明，图12中，PZT纤维100的虚线更下侧的部分表示PZT纤维100埋设于结构体202(具体而言为CFRP预浸料201)(参照图11(C))。
[0016]如此，在振动传感器、致动器中使用PZT纤维的情况下，PZT纤维需要有一定程度的强度、柔性。但是，本申请专利技术人等根据高分子学会高分子7月号(Vol.57No.7,2008)记载的内容而了解到，现有的PZT纤维的强度(拉伸强度或断裂伸长荷重)为4kgf/mm2左右，作为纤维容易损坏、切断、破裂，需要进一步提高强度。
[0017]另外，如图14所示，可知：在铂(Pt)等金属细线301上形成PZT膜302的PZT纤维300中，在PZT与金属细线(Pt)之间，产生由热膨胀系数的差导致的层间剥离，容易由其界面破裂。这成为作为纤维物理强度低的原因。
[0018]本申请专利技术正是鉴于该课题而完成的。即，本专利技术的主要目的是提供一种能作为压电材料而发挥功能的、强度比现有的PZT纤维进一步提高的复合纤维。
[0019]本申请专利技术人等没有在现有技术的延伸上进行应对，而是在新的方向上进行应对，从而尝试解决上述课题。其结果完成了可实现上述主要目的的复合纤维的专利技术。
[0020]本专利技术可提供一种复合纤维，其至少由金属烧结体和陶瓷烧结体构成，且金属烧结体与陶瓷烧结体互相邻接而形成纤维体。
[0021]本专利技术中，可以得到能作为压电材料而发挥功能的、强度比现有的PZT纤维进一步提高的复合纤维。更具体而言，可以得到层间剥离被显著地抑制，拉伸强度为5kgf/mm2以上、优选为6kgf/mm2以上的复合纤维。另外，可以得到弯折时的曲率半径为200mm以下、优选为10mm以下的具有柔性的复合纤维。应予说明，本说明书中记载的效果不过是例示，而非限定，另外，也可以有附加的效果。
附图说明
[0022]图1为示意性地表示专利技术的一个实施方式涉及的复合纤维的示意图。
[0023]图2为示意性地表示本专利技术的一个实施方式涉及的复合纤维所含的邻接的金属烧结体与陶瓷烧结体的剖面、特别是金属烧结体与陶瓷烧结体的界面的示意剖面图。
[0024]图3为表示由晶粒构成的金属烧结体(Ni)与同样由晶粒构成的陶瓷烧结体(BT)的界面的电子显微镜照片。
[0025]图4为示意性地表示本专利技术的另一实施方式涉及的复合纤维的示意图。
[0026]图5为示意性地表示本专利技术的其它实施方式涉及的复合纤维的示意图。
[0027]图6(A)为示意性地表示本专利技术的其它实施方式涉及的复合纤维的示意立体图，图6(B)表示图6(A)的复合纤维的Y
‑
Y
’
的剖面。
[0028]图7为表示由金属芯(Ni)、第1层(Ni晶粒层)和第2层(BaTiO3晶粒层)构成的复合纤维的剖面的电子显微镜照片。
[0029]图8为示意性地表示复合纤维的制造方法的一个例子的示意图。
[0030]图9为表示本专利技术的实施例1中制造的复合纤维所含的邻接的金属烧结体(Ni)与陶瓷烧结体(BT)的剖面的电子显微镜照片(5.0kV、2500倍)。
[0031]图10为表示比较例1中制造的复合纤维所含的邻接的金属烧结体与陶瓷烧结体的剖面的电子显微镜照片(5.0kV、2500倍)。
[0032]图11为示意性地表示将现有的PZT纤维以及PZT纤维埋设于结构体的智能基板的示意图。
[0033]图12为示意性地表示将现有的智能基板用作振动传感器和致动器的情况的示意图。
[0034]图13为示意性地表示现有的PZT纤维的制造方法的一个例子的示意图。
[0035]图14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复合纤维，至少由金属烧结体和陶瓷烧结体构成，所述金属烧结体与所述陶瓷烧结体互相邻接而形成纤维体。2.根据权利要求1所述的复合纤维，其中，所述金属烧结体与所述陶瓷烧结体形成界面，该界面具有面粗糙度。3.根据权利要求2所述的复合纤维，其中，所述界面由晶粒构成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合纤维，其中，所述金属烧结体由金属的晶粒构成，所述陶瓷烧结体由陶瓷的晶粒构成。5.根据权利要求4所述的复合纤维，其中，由构成所述金属烧结体的晶粒与构成所述陶瓷烧结体的晶粒形成界面。6.根据权利要求4或5所述的复合纤维，其中，构成所述金属烧结体的晶粒是通过金属的晶体生长而形成的晶粒，构成所述陶瓷烧结体的晶粒是通过陶瓷的晶体生长而形成的晶粒。7.根据权利要求2所述的复合纤维，其中，所述复合纤维的剖面图中，所述界面没有间隙。8.根据权利要求2所述的复合纤维，其中，所述界面具有以所述复合纤维的剖面图中的线粗糙度规定的所述面粗糙度。9.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，所述金属烧结体位于所述复合纤维的中心部。10.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，所述陶瓷烧结体位于所述复合纤维的中心部。11.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，所述复合纤维的中心部由所述金属烧结体构成，所述复合纤维的外侧部的至少一部分由所述陶瓷烧结体构成。12.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，所述复合纤维的中心部由所述陶瓷烧结体构成，所述复合纤维的外侧部的至少一部分由所述金属烧结体构成。13.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，所述复合纤维的中心部由所述金属烧结体构成，所述复合纤维的外侧部也独立地由所述金属烧结体构成，配置在所述中心部和所述外侧部之间的中间部由所述陶瓷烧结体构成。14.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，所述复合纤维的轴方向的第1端部由所述金属烧结体构成，与所述第1端部对置的第2端部也独立地由所述金属烧结体构成，配置在所述第1端部与所述第2端部之间的连接部由所述陶瓷烧结体构成。15.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，其中，在所述复合纤维的轴方向或与轴方向垂直的方向的剖面中，所述复合纤维的中部由所述金属烧结体构成，所述复合纤维的上部和下部各自独立地由所述陶瓷烧结体构成；或者，所述复合纤维的中部由所述陶瓷烧结体构成，所述复合纤维的上部和下部各自独立地由所述金属烧结体构成。16.根据权利要求4～6中任一项所述的复合纤维，其中，所述复合纤维包含芯部分、覆盖该...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中洪，立石贵志，山田高明，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：