一种2-2型压电复合材料的交流极化设备及方法技术

一种2

【技术实现步骤摘要】
一种2
‑
2型压电复合材料的交流极化设备及方法


[0001]本专利技术涉及2
‑
2型压电复合材料极化
，具体涉及一种2
‑
2型压电复合材料的交流极化设备及方法。

技术介绍

[0002]压电复合材料是由压电材料构成的压电相和环氧树脂或其他聚合物构成的聚合物相以一定的连通结构形成的复合材料。由两相构成的称为两相复合材料，也有由三相构成的三相复合材料。在两相复合材料当中，根据连通方式的不同，又可以分类多种，其中，应用最广泛的是1
‑
3型压电复合材料和2
‑
2型压电复合材料。连通方式可以决定复合材料中的电场通路和应力分布形式，这是由两相材料的不同空间分布影响的。两相压电复合材料中一般前一个数字代表压电相的连通性，后一个数字代表聚合物相的连通性。1代表1维连通，即只在一个方向上连通，一般呈线型；2代表在两个方向上连通，一般呈片型；3代表三维方向连通，一般3个方向上前后贯通。
[0003]2‑
2型压电复合材料在换能器制作中主要的性能优势有以下几个方面：低的声阻抗Z，较低的品质因子Q
m
值，良好的柔韧性，较高的静水压水声优值d
h
·
g
h
、横向耦合弱，压电相分布的可控性好，温度、压力稳定性好，上述优势使得其在换能器领域非常适用，因此2
‑
2型压电复合材料得到了广泛的应用和研究。
[0004]极化工艺是压电材料获得压电性能的关键工序，现有对于2
‑
2型压电复合材料的极化方式只有直流极化，2
‑
2型压电复合材料的直流极化方法通常有两种：1、将未极化的压电材料制备成2
‑
2型压电复合材料后再进行直流极化(Wang W,Or S W,Yue Q,et al.Ternary piezoelectric single
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crystal PIMNT based 2
‑
2composite for ultrasonic transducer applications[J].Sensors and Actuators a
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Physical,2013,196:70.)；2、先对压电材料进行直流极化，再将其制备成2
‑
2型压电复合材料后制备电极进行二次直流极化(Xin F,Chen W.Research on Fabrication and Properties of 2
‑
2PZT/Epoxy Piezoelectric Composite Materials[J].Piezoelectrics and Acoustooptics,2015,37(4):646.)。但是，上述现有技术存在以下的缺点：
[0005]1)对压电材料进行直流极化，将其制备成2
‑
2型压电复合材料时容易出现退极化现象，二次直流极化后效果不佳，不能有效提高复合材料的压电和介电性能；2)对2
‑
2型压电复合材料进行直流极化时，持续直流高压容易将复合材料击穿；3)2
‑
2型压电复合材料进行直流极化时，极化时间一般在15
‑
30min，二次极化更要花费双倍时间，时间较长程序复杂；4)持续的直流高压极化样品且手动升压存在一定安全风险。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种2
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2型压电复合材料的交流极化设备及方法，通过交流极化方式提高2
‑
2型压电复合材料整体压电和介电性能，程序简单，用时短，安全。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种2
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2型压电复合材料的交流极化设备，包括和示波器、函数发生器连接的电压放大器，电压放大器和2
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2型压电复合材料的上下电极连接，2
‑
2型压电复合材料浸没在硅油中。
[0009]所述的2
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2型压电复合材料上下电极的触点位于2
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2型压电复合材料的中心位置。
[0010]利用一种2
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2型压电复合材料的交流极化设备的方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1，制备2
‑
2型压电复合材料，并在2
‑
2型压电复合材料厚度方向的相对面制备电极；
[0012]步骤2，将步骤1制备的2
‑
2型压电复合材料放入交流极化设备，确保上下电极与2
‑
2型压电复合材料接触良好，在室温下将2
‑
2型压电复合材料整体没入硅油中；
[0013]步骤3，通过函数发生器产生具有对称三角波的交流电压，使用电压放大器放大电压信号并施加到2
‑
2型压电复合材料，设定交流电压的峰值电压、极化频率和极化圈数并极化2
‑
2型压电复合材料；峰值电压与2
‑
2型压电复合材料厚度成正比；
[0014]步骤4，极化完成后，待电压归零，取出2
‑
2型压电复合材料，清理2
‑
2型压电复合材料表面硅油，测定2
‑
2型压电复合材料性能。
[0015]所述的步骤3中交流极化条件参数包括：峰值电压为0.8
‑
1.5kV/mm、极化频率为0.08
‑
10Hz，极化圈数为5
‑
20圈。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]1)本专利技术为2
‑
2型压电复合材料提供另一种有效的极化方式，对2
‑
2型压电复合材料进行交流极化可有效提升其压电性能d
33
，在将2
‑
2型压电复合材料应用于水声换能器等器件时有利于换能器扩大带宽提升分辨率等性能参数。
[0018]2)相对于2
‑
2型压电复合材料进行直流极化后，再进行二次直流极化，本专利技术提出的交流极化方式可简化2
‑
2型压电复合材料的极化程序，缩短极化时间；无需手动升压，安全。
[0019]3)本专利技术交流极化方法能够成功的对2
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2型压电复合材料进行极化，保证2
‑
2型压电复合材料很好的用于超声换能器等压电器件，增加市场兼容性。
[0020]4)压电材料在未极化前的自发极化向量和为零，没有压电性；在室温和居里温度T
C
之间施加电场可以使晶体内部的极化偶极子向量和沿电场方向大于零，使其具有压电性；因此，长期以来，人们只是采用固定电场方向的直流极化方法来极化2
‑
2型复合材料，电场方向不断变化的交流极化目前只应用于纯压电材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2
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2型压电复合材料的交流极化设备，其特征在于：包括和示波器、函数发生器连接的电压放大器，电压放大器和2
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2型压电复合材料的上下电极连接，2
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2型压电复合材料浸没在硅油中。2.根据权利要求1所述的一种2
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2型压电复合材料的交流极化设备，其特征在于：所述的2
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2型压电复合材料上下电极的触点位于2
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2型压电复合材料的中心位置。3.利用权利要求1所述的一种2
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2型压电复合材料的交流极化设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备2
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2型压电复合材料，并在2
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2型压电复合材料厚度方向的相对面制备电极；步骤2，将步骤1制备的2
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2型压电复合材料放入交流极化设备，确保上下电极与2
‑
2型压电复合材料接触良好，在室温下将2
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2型压电复合材料整体没入硅油中；步骤3，通过函数发生器产生具有对称三角波的交流电压，使用电压放大器放大电压信号并施加到2
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐卓，马志强，贾楠香，王婷，宁俐，党毓杰，杜红亮，李飞，夏颂，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：