PDF《电泳辅助制备伪 1-3 陶瓷/聚合物压电复合材料∗》

6 可知, 两组样品的压电系数都随 PZT 体积分数含量的增 加而上升. 经过电泳取向的伪 1-3 样品压电系数明 显高于未取向的 0-3 样品, 这与图

2 (b) 中的理论分 析结果一致. 当PZT 体积分数含量为 15% 时, 伪1-3 复合压电材料的压电系数比 0-3 复合材料的大 约提高了50%. 4.4 铁电性能 图7对比了在0―350 V 电压下测试的不同PZT 体积分数复合压电材料的铁电性能. 通过 对比 0-3 和伪 1-3 复合压电材料的铁电性能, 我们 发现, 在相同 PZT 体积分数下, 经过电泳取向的伪 1-3 样品的铁电回线明显好于传统的 0-3 复合样品. 图7中, PZT 含量为 5% 的伪 1-3 复合材料的饱和 极化已接近 PZT 含量为 10% 的传统的 0-3 复合材 料. 可见电泳辅助制备的伪 1-3 陶瓷/聚合物复合 压电材料的铁电性能优于传统的0-3复合材料. 4.5 讨论压电陶瓷颗粒之所以能在聚合物基体中取向 排列从而获得较好性能的伪 1-3 复合压电材料, 是 因为其在电泳作用下受到的极化作用力克服了粒 子的 热运 动, 从而诱导电介质微 粒取向排列. 从能 图6两种复合压电材料的压电系数对比 量的角度讲, 当粒子在电泳作用下的极化能与热能 的差值? >

0时, 粒子可以在电场作用下取向排列, 即?=πε1r3 (βE)2 ? KBT, (7) 这里 E 为外加电场强度, β 为粒子的极化率, r 为颗 粒的半径, ε1 为有机液体的介电常数, T 为绝对温 度, KB 为玻尔兹曼常数. β = (ε2 ? ε1)/(ε2 + 2ε1), 其中 ε2 是粒子有机背景的介电常数. 当且仅当 ε2 为无穷大时, β 取得最大值1. 从(7)式可以看出, 颗 粒的直径大小、 有机背景的介电常数、 外加电场的 大小以及环境温度等都会对粒子取向排列产生影 响. 这里应该注意, 无论在直流电场下或者交流电 场下都可以实现粒子........