PZN-PZT压电陶瓷及其PVDF压电复合材料的制备和性能

0—3型PZTPVDF压电复合材料的制备及其性能研究的开题报告一、选题背景随着社会的发展和科技的进步，压电材料逐渐被广泛应用于传感器、马达、声音控制系统等领域。

其中，PZT（铅锆钛酸钡）和PVDF（聚偏氟乙烯）是目前应用最广泛的压电材料。

由于PZT具有良好的压电和介电性能，而PVDF在柔性、轻质、高温和化学惰性等方面表现出色，因此将它们二者复合，可以有效地提升压电复合材料的性能。

目前，已有很多学者对PZT和PVDF的复合材料进行了研究，但对0-3型的PZT/PVDF复合材料的研究还比较少。

因此，本文旨在通过制备0-3型PZT/PVDF压电复合材料，研究其压电性能、介电性能和力学性能，并探究其在实际应用中的潜力。

二、研究目的本研究的主要目的是制备0-3型PZT/PVDF压电复合材料，并对其进行性能测试和分析，包括压电性能、介电性能和力学性能。

通过研究，探究0-3型PZT/PVDF压电复合材料的优越性能和应用潜力。

三、研究内容1. 制备0-3型PZT/PVDF压电复合材料本研究将采用溶液旋涂制备法制备PZT/PVDF压电复合材料。

首先，将PZT粉末与PVDF溶液混合，制备PZT/PVDF复合材料的糊料。

然后使用旋涂机将糊料涂覆在基板上，烘干并烧结得到0-3型PZT/PVDF压电复合材料。

2. 测试0-3型PZT/PVDF压电复合材料的性能本研究将对制备好的0-3型PZT/PVDF压电复合材料进行性能测试。

具体测试包括：(1) 压电性能测试：采用压电测试仪测试复合材料的电气压电系数、机械压电系数等碳特性。

(2) 介电性能测试：使用高频介电测试仪测试复合材料的介电常数、介电损耗等性能。

(3) 力学性能测试：使用拉伸测试机测试复合材料的拉伸强度、弹性模量等力学性能。

四、研究意义本研究的意义在于：(1) 探究PZT/PVDF复合材料的最佳制备工艺，制备出具有优良性能的0-3型PZT/PVDF压电复合材料。

(2) 评价0-3型PZT/PVDF压电复合材料的压电性能、介电性能和力学性能，为其实际应用提供数据支持。

文章编号:100023851(2002)0320070205收稿日期:2001210217;收修改稿日期:2001211223基金项目:国家自然科学基金资助项目(50072001)作者介绍:李小兵(1974),男,博士,主要从事压电复合材料方面的研究。

田　莳(1938),男,教授,主要从事压电复合材料研究。

PZN -PZT 压电陶瓷及其PV D F 压电复合材料的制备和性能李小兵,田　莳,李宏波(北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083)摘　要:　采用固相烧结法合成了PZ N 2PZT (铌锌锆钛酸铅)三元系压电陶瓷烧结块材和粉末,并采用XRD 、SE M 等测试方法对其结构和性能进行了分析。

PZ N 2PZT 常压烧结陶瓷具有优良的压电性能,PZ N 2PZT 颗粒粒径在0.5～4Λm 之间,颗粒形态不太规整。

采用溶液共混法将PZ N 2PZT 粒子均匀分散于PVD F 基体中,制备了PZ N 2PZT PVD F 023型压电复合材料。

研究了PZ N 2PZT 质量分数、极化电场等因素对该压电复合材料压电和介电性能的影响。

实验结果表明,选用压电活性更高的压电陶瓷粉末进行复合,可有效提高压电复合材料的压电性能。

增加PZ N 2PZT 质量分数、提高极化电压均有利于复合材料压电性能的提高。

关键词:　PZ N 2PZT ;固相烧结法;压电复合材料;溶液共混法中图分类号:　TB 39 文献标识码:APREPARATI ON AND PR OPERTI ES OF PZN -PZT P I EZ OE L ECTR I C CERA M I CSAND PZN -PZT PV D F P I EZ OE L ECTR I C COM POSI TESL I X iao 2bing ,T I A N Sh i ,L I Hong 2bo(School of M aterials Science and Engineering ,Beijing U niversity of A eronautics and A stronautics ,Beijing 100083,Ch ina )Abstract :　T ernary syste m p iezoelectric cera m ic m aterials PZ N 2PZT [Pb 0.955L a 0.03(Zn 13N b 2 3)0.3Zr 0.37T i 0.33O 3]and their pow dersw ere fabricated using s olid state sintered technol ogy .T heir structure and p roperties w ere studied by XRD and SE M .PZ N 2PZT cera m ics synthesized by the traditi onal sin 2tered m ethod contain w ell p iezoelectric p roperties.T he dia m eters of PZ N 2PZT pow ders are betw een 0.5～4Λm ,and the shape is irregular .PZ N 2PZT particles w ere incorporated into PVD F polym er m a 2trix homogeneously th rough s oluti on blended p rocess to fo r m PZ N 2PZT PVD F 023composite th in fil m s.T he effects of the cera m ic m ass fracti on and po ling electric field on the p iezoelectric and dielec 2tric p roperties of the p iezoelectric composites w ere studied .T he results show that the p iezoelectric p roperties of the composites could be i m p roved effectively th rough choosing the cera m ics containing better p iezoelectric p roperties as the filler .T he sa m e effects can be m ade w ith the increasing of PZ N 2PZT m ass fracti on and poling field .Key words :　PZ N 2PZT ;s o lid state sin tered technol ogy ;p iezoelectric composites ;s oluti on blended p rocess 将具有强压电效应的压电陶瓷与柔性良好的压电聚合物按一定的连通方式、一定的体积或质量比例、一定的空间几何分布进行复合,可以使两种材料优势互补,获得既具有较强压电性又具有良好韧性的综合性能优异的压电复合材料。

多孔PZT压电和铁电陶瓷的制备与性能研究的开题报告
一、研究背景与意义
陶瓷材料因其独特的物理和化学性质，在各个领域都得到了广泛的应用，尤其是多孔陶瓷在能源、环境和生物医学领域具有广泛的应用前景。

压电和铁电陶瓷作为一
种重要的多孔陶瓷材料，在传感器、超声波、压电振子等方面有着广泛的应用。

因此，研究多孔PZT压电和铁电陶瓷的制备与性能，对于提高陶瓷材料的研究水平、推动行
业的发展以及社会经济的进步具有重要的意义。

二、研究现状
多孔PZT压电和铁电陶瓷的研究已有一定的进展，主要包括以下方面：（1）多
孔PZT压电和铁电陶瓷的制备方法，如溶胶-凝胶法、气相沉积法和热处理法等。

（2）多孔PZT压电和铁电陶瓷的性能测试，如电性能、压电性能、热稳定性和力学性能等。

（3）多孔PZT压电和铁电陶瓷在传感器、超声波、压电振子等方面的应用研究。

三、研究内容和方法
本研究将采用溶胶-凝胶法制备多孔PZT压电和铁电陶瓷，并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试手段对其结构、形态和成分等进行分析。

同时，利用电学测试仪、压电测试仪、热分析仪等测试手段对其电性能、压电性能和热稳定
性等进行研究。

最后，结合该材料的应用需求，探索其在传感器、超声波、压电振子
等方面的应用研究。

四、研究预期结果
通过本研究，预期可以制备出具有良好性能的多孔PZT压电和铁电陶瓷，并探索其在传感器、超声波、压电振子等方面的应用研究，为该领域的发展提供新的思路和
方法。

同时，对于提高多孔陶瓷材料的制备水平，推动行业的发展以及社会经济的进
步具有重要的贡献。

PZN-PZT三元系压电陶瓷的性能和掺杂改性研究的开题报告一、研究背景压电陶瓷是一种具有优良电学、机械学和热学性能的材料，广泛应用于声波传感器、换能器、超声波医学成像、马达、精密定位等领域。

其中，Pb（Zr0.52Ti0.48）O3（PZT）是一种典型的铁电压电陶瓷材料，具有高的压电常数、介电常数和电机械耦合系数。

然而，由于其含有铅元素，受到环境保护和生物安全等因素的限制，因此需要进行合适的改性。

PZN-PZT三元系压电陶瓷材料采用掺杂改性的方法，能够减少PZT中铅元素的含量，同时具有良好的压电性能。

近年来，该材料在声波探测、可控压电过滤器、微功率传感器、无线电传感器等领域中得到了广泛的应用。

本项目旨在通过对PZN-PZT三元系压电陶瓷的掺杂改性研究，探索其在压电领域的应用潜力，并进一步提升其性能和应用价值。

二、研究内容1. PZN-PZT三元系压电陶瓷的化学成分和结构特征的研究。

2. 掺杂剂选择和其对PZN-PZT三元系压电陶瓷材料性能的影响研究。

3. 采用固相反应法合成PZN-PZT三元系压电陶瓷材料。

4. 对所获得的材料进行物理性能测试，包括压电常数、介电常数、电阻率等。

5. 分析掺杂改性对PZN-PZT三元系压电陶瓷材料中微观结构和性能的改变。

三、研究意义1. 在环境保护和生物安全方面具有重要意义。

2. 提高PZN-PZT三元系压电陶瓷材料的性能，拓宽其应用领域。

3. 为实现低成本、高效率的制备提供理论基础和实验依据。

四、研究方法及技术路线1. 首先进行相关文献综述，确定PZN-PZT三元系压电陶瓷的化学成分和结构特征等基本性质。

2. 筛选合适的掺杂剂，并确定其用量和掺杂方式。

3. 采用固相反应法制备PZN-PZT三元系压电陶瓷材料。

4. 对所获得的材料进行物理性能测试，包括压电常数、介电常数、电阻率等。

5. 通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析测试仪器，对所得材料进行微观结构和性能分析。

陶瓷粉体粒度对ＰＺＮ－ＰＺＴ／ＰＶＤＦ压电复合材料性能的影响作者：徐合冯兰平谌小奇来源：《佛山陶瓷》2008年第03期摘要将铌锌锆钛酸铅(PZN-PZT)压电陶瓷粉体分散于聚偏二氟乙烯(PVDF)基体中，制备出0-3型PZN-PZT/PVDF压电复合材料。

文中研究了PZN-PZT陶瓷不同粒度对复合材料的压电性、介电性、铁电性的影响。

结果表明，当陶瓷粒度为100～150目时，压电复合材料的综合性能最佳，压电常数d33达到23.10pC/N，剩余极化强度Pr达到5.13μC·cm-2，矫顽场Ec为45.71kV·cm-1，介电常数εr为192.86，介电损耗tanδ为0.10。

关键词PZN-PZT，PVDF，复合材料，粒度，压电性能1引言压电材料能够适应环境的变化，实现机械能和电能之间的相互转化，具有集传感、执行和控制于一体的特有属性，是智能材料系统的主导材料[1]。

将压电陶瓷与压电聚合物按一定的连通方式复合，克服了压电陶瓷材料自身的脆性和压电聚合物材料的温度限制，可制得既有较强压电性又有良好机械应用性能的压电复合材料[2～3]。

0-3型压电复合材料是指压电陶瓷粉体分散于三维连续的聚合物基体中形成的复合材料[4～6]，它的制备过程简单经济，在工业化生产中具有广阔的前景。

PZN-PZT陶瓷是0-3型压电复合材料的主要功能相，它以颗粒状分散在PVDF聚合物基体中。

对于陶瓷粉体，即使其组成完全一致，其形状和尺寸的差异也能引起复合材料性能的差异。

因此，有必要在陶瓷颗粒粒度对复合材料性能的影响方面进行研究。

2实验过程2.1 压电复合材料的制备按质量比85:15制备PZN-PZT/PVDF，将自制的压电陶瓷粉体和PVDF粉体混合后压制成直径为20mm、厚度为1～2mm的薄片，在平板硫化机上于温度180℃下热压10min，得到压电复合材料。

将样品进行镀电极处理，干燥后放入已加热的硅油中进行极化。

0—3型PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能研究的开题报告题目：0—3型PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能研究本研究旨在制备一种新型的0—3型PZT/PVDF压电复合材料，并对其性能进行研究和分析。

具体研究内容和方案如下：一、研究背景和意义随着现代科学技术的不断进步，压电材料的应用范围越来越广泛，特别是在传感器、聚焦器、换能器等领域中的应用。

而PZT和PVDF材料则是目前在压电领域中应用广泛的材料。

PZT材料具有良好的压电性能，但是在某些情况下会产生疲劳现象；而PVDF材料则具有良好的化学稳定性和热稳定性等优点。

因此，将PZT和PVDF这两种材料进行复合可以克服各自的缺点，同时保留各自的优点，形成一种性能较为理想的压电复合材料。

二、研究内容和方案1. 研究PZT材料的制备和性能测试方法。

采用溶胶-凝胶法制备PZT陶瓷复合材料，并对其进行压电性能测试。

2. 研究PVDF材料的制备和性能测试方法。

采用溶液法制备PVDF薄膜，并对其进行压电性能测试。

3. 制备0—3型PZT/PVDF压电复合材料。

结合上述两种材料的优点，制备0—3型PZT/PVDF压电复合材料，并对其进行性能测试。

其中，0代表PVDF材料的基质，3代表PZT陶瓷颗粒的体积分数。

4. 对0—3型PZT/PVDF压电复合材料进行性能测试。

测试其压电性能、疲劳性能、化学稳定性和热稳定性等。

5. 对0—3型PZT/PVDF压电复合材料的应用进行研究。

结合压电材料的特点和实际需求，研究0—3型PZT/PVDF压电复合材料在传感器、聚焦器、换能器等领域的应用。

三、预期成果和意义本研究的预期成果如下：1. 成功制备0—3型PZT/PVDF压电复合材料。

2. 对该材料的性能进行了详细综合的测试和分析，包括压电性能、疲劳性能、化学稳定性和热稳定性等。

3. 通过研究0—3型PZT/PVDF压电复合材料的应用，发现了其在传感器、聚焦器、换能器等领域的广泛应用前景。

PZT/PMnS-PZN-PZT压电纤维及其复合材料的制备
与性能研究的开题报告
一、研究背景
压电材料是一种将电能转化成机械能或者将机械能转化成电能的材料，具有广泛的应用前景。

其中，压电纤维因其具有优异的传感性能和机电耦合性能，在研制高性能压电传感器、声发射传感器等方面具有重要应用价值。

传统的单晶压电材料具有局限性，如高成本、难加工等缺点，因此合成新型复合材料来替代传统单晶压电材料具有重要意义。

二、研究目的
本研究旨在制备PZT/PMnS-PZN-PZT压电纤维及其复合材料，研究其结构和性能，为开发高性能压电材料提供理论和实验基础。

三、研究方案
1. 制备PZT/PMnS-PZN-PZT压电纤维
采用溶胶-凝胶法制备PZT/PMnS-PZN-PZT压电材料，制备压电纤维采用电纺技术。

2. 制备PZT/PMnS-PZN-PZT复合材料
采用热压法制备PZT/PMnS-PZN-PZT压电材料和有机聚合物复合材料。

3. 样品表征
通过扫描电镜、X射线衍射仪、热重分析仪等对样品进行表征，并测试其电学性能和机械性能。

四、研究意义
通过制备PZT/PMnS-PZN-PZT压电纤维及其复合材料，可以提高压电材料的性能，拓展其应用范围。

同时，研究过程中所采用的制备技术具有一定的实用性，具有一定的推广价值。

PZT压电陶瓷颗粒的制备:将市售的压电陶瓷片用蒸馏水洗净，与120℃下烘干。

在玛瑙研钵中捣碎，然后以无水乙醇为介质，在玛瑙罐中球磨24h，烘干，过筛，得到平均粒径为3um 的陶瓷颗粒。

陶瓷颗粒制备过程中，未经其它任何物理和化学处理。

石墨改性(l)称取适量的石墨粉末，将石墨粉末置于N，N一二甲基甲酞胺(NDF)中，强烈搅拌并辅以超声分散。

(2)称取适量的PVDF粉末，将PVDF溶于上述含悬浮石墨的NDF中。

(3)称取适量的PZT陶瓷粉末，将PZT粉末加入PVDF的NDF溶液中，强烈搅拌并辅以超声分散。

制得石墨、‘PZT和PVDF分散均匀的体系。

(4)保持搅拌，将一定量的PVDF不良溶剂无水乙醇缓慢加入到上述分散体系中，直到石墨、PZT和PVDF全部从溶液中沉淀出来。

(5)将沉淀抽滤，烘干，得到均匀的PVDF包裹的石墨和PZT体系。

(6)将分散均匀的复合粉末在200℃、150MPa的钢制模具中热压，冷却后得到今2um，厚200一300Um的压电复合材料薄膜。

研究的问题：(l)分别采用了冷压、固化和热压三种工艺制备住一3型PZT用VDF压电复合材料，通过对制备样品压电和介电性能行对比，确定制备0一3型PZT/PVDF压电复合材料的最佳合成工艺。

(2)研究PZT和PVDF不同质量配比对O一3型PZT护VDF压电复合材料性能的影响，通过对样品压电和介电性能进行对比，确定制备0一3型PZT/PVDF压电复合材料的PZT和PVDF的质量最佳配比。

(3)研究在热压工艺条件下的合成热压温度和热压压力对0一3型PZT/PvDF压电复合材料性能的影响，通过对不同条件下制备样品的压电和介电性能进行对比，确定热压工艺制备O一3型PZT/PVDF压电复合材料的最佳工艺条件。

(4)研究极化条件(极化温度、极化电场和是否保压冷却)0一3型PZT/PVDF压电复合材料性能的影响，确定0一3型PZT/PVDF压电复合材料的最佳极化条件。

热压法制备压电陶瓷/聚合物复合材料及其性能的研究作者：张艾丽米有军来源：《佛山陶瓷》2013年第09期摘 要：本文采用热压法分别制备了PZT/ PVDF 、PT/ PVDF 0-3 型压电复合材料，并分析了无机压电陶瓷种类、含量对复合材料介电性能和压电性能的影响。

结果表明：所得材料具有较高的压电常数和良好的可柔性加工性能。

关键词：压电陶瓷；压电聚合物；介电性能；压电性能1 引言压电效应的机理为具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化。

而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。

反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。

压电材料的这些特性能够适应于环境的变化，实现机械能和电能之间的相互转化。

压电陶瓷材料（如：BaTiO3、PZT和PbTiO3等）具有很高介电性、较强的压电性和大的机电耦合系数等优点，但其成形温度较高、制备工艺较复杂、不易制得很薄的薄膜材料，并且由于它固有的脆性，使压电陶瓷材料的应用受到很大的限制。

压电聚合物材料（如：PVDF等）具有较高的介电性、较强的压电性，并具有很高的机械强度和很好的柔韧性等优点，但其使用温度较低，使其在应用上同样受到很大限制。

将压电陶瓷与压电聚合物复合成压电复合材料，克服了压电陶瓷材料自身的脆性和压电聚合物材料的温度限制，是智能材料系统与结构中最有前途的压电材料[1～3]。

通常两相复合的压电复合材料有10种连通方式[4]，其中0-3 型压电复合材料是指压电陶瓷粉末分散于三维连续的聚合物基体中形成的复合材料。

由于0-3型压电复合材料缺乏所需的应力集中因素，其中的压电陶瓷相极化比较困难，使复合材料的压电系数相对较小。

但由于该类材料与其它类型压电复合材料一样能提高优值，减弱脆性、降低密度，并且无需高温烧结，成形加工缺陷少、能耗低。

材料研究进展课程论文 （PZT压电陶瓷的制备）敏 徐 名：姓 1205101032 号：学班01材料料科学与工程 ：级 班2016年1月10日摘要压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷,在谐振器、传感器、超声换能器、驱动器、滤波器、电子点火器等方面有着广泛的应用。

PZT 压电陶瓷因其具有良好的介电和压电性能,一直以来都占据着压电陶瓷领域的主导地位。

但是传统的固相烧结法的烧结温度高,造成氧化铅的大量挥发,从而引起化学计量比的偏离,性能的下降,环境的污染。

在提倡低碳环保的今天,通过低温烧结技术来降低氧化铅的挥发显得越来越重要和必要。

通过选取组成处于准同型相界(MPB)附近的PbZr0.52Ti0.48O3作为研究对象,结合传统固相烧结法制备PZT压电陶瓷的优缺点,改变传统的氧化物原料,提出两种低温制备PZT压电陶瓷的新方法。

重点研究了以乙酸铅、偏钛酸、碳酸锆和草酸为原料的低温制备新工艺,讨论研磨时间、Zr/Ti比、预烧温度和终烧温度四个因素对本工艺的影响。

通过分析TG-DTA、XRD、SEM和样品的电性能,确定较佳的工艺条件是在Zr/Ti=0.40/0.60下,研磨12 h,在750°C预烧2h,在950°C下终烧2h,此时制备得到的PZT陶瓷的相对介电系数和压电系数均为最大值:ε=824,tanδ=0.986%, d33=372pC/N。

研究表明,此新方法对制备PZT ￡E电陶瓷是r行之有效的,并且样品的电性能略高于传统固相法制备得到PZT压电陶瓷的性能,而且成本低廉,工艺简单,烧结温度低,具有工业应用价值,是一种具有巨大发展潜力低碳绿色环保的新工艺。

关键词：PZT;低温制备;Ce02掺杂;1.PZT压电陶瓷简介1.1 PZT发展史1942年发现了BaTiO3的压电性，由于其介电常数较高，很快用于发展，直到今天仍用于制作声呐装置的振子和声学计测装置以及滤波器等、但由于存在频率温度稳定性欠佳等缺陷，所以1954年美国公布了压电体Pb(ZrTi)O3，即锆钛酸铅，现在统称为PZT型陶瓷，PZT的出现使压电陶瓷有了更多的应用，例如压电点火装置和滤波器等。

第23卷第1期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报 Vol.23,No.1 2007年1月 Journal of Qiqihar University Jan.,20070-3型PZT/PVDF 压电复合材料压电性能研究孙洪山，张德庆，王少君，祁磊(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006 )摘要：以PZT和PVDF为原料，采用热压和冷压两种工艺制备了0-3型压电复合材料，其中PZT陶瓷粉末由sol-gel法制得。

研究了不同因素对复合材料压电和介电性能的影响。

实验结果表明在相同成型压力下，PZT体积含量为70% 时，热压和冷压工艺制备的复合材料33d 分别为41和24，相差达到17，而ε相差最大值达到32.4。

关键词：0-3型PZT/PVDF压电复合材料；热压法；冷压法中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1007-984X(2007)01-0013-04树脂基压电复合材料是一种多相材料, 由压电陶瓷与树脂基体复合形成的一种新型功能材料[1]。

这种材料具有两相材料的优点: 良好的柔顺性、 较高的压电常数和机电耦合系数。

压电复合材料的密度和声速远低于压电陶瓷, 故其声阻抗小, 易与空气、水和生物组织实现声阻抗的匹配，满足水声、电声、超声换能器等方面的要求[2～4]。

国内外许多材料工作者在0-3型复合材料的制备工艺[5]、 影响性能的因素[6]及理论研究[7]等方面做了许多工作。

为提高复合材料的性能，本实验采用sol-gel法合成的超细纳米PZT粉体作为功能相，为解决加工过程中的分散性问题，采用溶液混合法制备出了混合相对均匀的0-3型PZT/PVDF复合材料，并 研究了PZT体积含量、制备工艺对复合材料电性能的影响。

1 实验过程1.1 实验原料自制的锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷粉末，相对介电常数ε为1152，33d 为274 pC/N；聚偏二氟乙烯(PVDF)粉末, 相对介电常数ε为12，33d 为1 pC/N。