光固化成型制备钛酸钡基1-3型压电复合材料

作     者：陈柳莉 陈燕 纪轩荣 CHEN Liuli;CHEN Yan;JI Xuanrong

作者机构：广东工业大学机电工程学院省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第52卷第1期

页      面：154-160页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：广东省自然科学基金项目(2023A1515011620) 国家自然科学基金项目(51975131,82227803) 

主　　题：光固化成型 钛酸钡 1-3型 压电复合材料 

摘      要：1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸精度可达到±10μm,烧结后压电微柱的宽度和高度分别为120、330μm,将环氧树脂填充于压电微柱的间隙制备1-3型压电复合材料,研究了不同压电相体积分数(20%~45%)对1-3型压电复合材料电学性能的影响。当压电相体积分数为45%时,压电复合材料的压电常数d33为74 pC/N,机电耦合系数kt为0.48,介电常数εr为1167,介电损耗tanδ为0.023,声阻抗Z为10.43 MRayl(1 Rayl=1 Pa·s/m=10-6MRayl),与钛酸钡陶瓷相比(kt约为0.37,Z为31.64 MRayl),其机电耦合系数提高了30%,声阻抗降低67%。研究结果表明,光固化成型技术制备的压电复合材料兼具高机电耦合系数和低声阻抗的优势,为压电复合材料在高性能超声换能器的应用提供了一种高效、低成本的制备方法。