1、2-2型壓電復(fù)合材料兼具壓電陶瓷的壓電活性和聚合物的柔韌性,具有較高的機(jī)電耦合系數(shù)、大的帶寬和較低的聲阻抗及干擾耦合小等特點(diǎn),在水聲和超聲領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本論文采用改進(jìn)的切割—填充法制備了2-2型壓電復(fù)合材料,研究了熱處理、偶聯(lián)劑等對(duì)復(fù)合材料性能的影響,分析了壓電振子尺寸及聚合物種類、尺寸對(duì)復(fù)合材料振動(dòng)特性的影響,并采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)復(fù)合材料振動(dòng)特性進(jìn)行理論分析。主要結(jié)論如下:
　　 1.50-80℃熱處理可以很

2、好的改善壓電振子的諧振頻率溫度穩(wěn)定性。偶聯(lián)劑處理可以提高聚合物相與壓電相的結(jié)合強(qiáng)度,采用ND-42偶聯(lián)劑處理可使復(fù)合材料的斷裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到1.66Mpa。
　　 2.壓電振子的尺寸對(duì)其振動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生大的影響,當(dāng)寬度遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度和厚度時(shí),寬度變化不影響振子的振動(dòng)狀態(tài);當(dāng)壓電振子的長(zhǎng)厚比L/T>11時(shí),長(zhǎng)度伸縮振動(dòng)與厚度伸縮振動(dòng)互不干擾,但是損耗較大:當(dāng)長(zhǎng)厚比L/T<2時(shí),壓電振子的長(zhǎng)度伸縮振動(dòng)與厚度伸縮振動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)烈耦合;當(dāng)壓電振子尺寸

3、為T(mén)=3.8mm,d1=1.4mm,L=9mm時(shí),壓電振子具有很單純的厚度伸縮振動(dòng)和較小的損耗。ANSYS有限元模態(tài)分析結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合。
　　 3.壓電復(fù)合材料的諧振頻率和復(fù)合材料內(nèi)壓電振子受到的夾持力有關(guān),夾持力越大,諧振頻率越高。聚合物寬度很小的2-2型壓電復(fù)合材料內(nèi)部存在三種類型的振動(dòng),包括壓電振子的自振動(dòng)、壓電振子內(nèi)部的畸形振動(dòng)和壓電振子間的干擾耦合振動(dòng)。這三種振動(dòng)和壓電振子的寬度有關(guān),對(duì)于PU寬度大于0.1mm畸形

4、振動(dòng)消失,寬度大于0.4mm干擾耦合振動(dòng)消失。壓電復(fù)合材料的帶寬與復(fù)合材料內(nèi)部壓電振子受到的夾持力和壓電振子的畸形振動(dòng)有關(guān),復(fù)合材料中壓電振子受到的夾持力越大,振子的畸形振動(dòng)越弱,帶寬越大。
　　 4.聚合物的彈性模量對(duì)復(fù)合材料的振動(dòng)特性產(chǎn)生大的影響,高彈性模量的物質(zhì)易使壓電振子之間產(chǎn)生振動(dòng)耦合,低彈性模量的物質(zhì)可以阻止振子之間的振動(dòng)耦合。當(dāng)聚合物為聚氨酯時(shí),取聚合物寬度d2=0.3mm,壓電相寬度d1=0.7mm時(shí),干擾耦合振