压电陶瓷[如铌镁锆钛酸铅(PMN)]具有压电性能优良、能量转换效率高、频率响应快等特点,广泛用于压电智能材料及功能材料中。20世纪90年代以来,Horia等[1]将压电陶瓷颗粒加入到聚合物基体中制备一类新的压电阻尼复合材料。研究发现,复合材料的组分、压电陶瓷颗粒种类、导电颗粒种类和含量、界面作用等都影响材料的阻尼减振性能。近年来,国内学者也做了一些压电陶瓷用于阻尼材料领域的研究[2,3]。在该类阻尼材料的研究中,对导电组分的处理方法大多是直接添加。晏雄等[3]将少量导电碳纤维加入聚合物/BaTiO3复合材料体系中,希望将BaTiO3颗粒受力后产生的电能通过其周围碳纤维的传导变为热能消耗。但这种直接添加法的不足之处是无法将导电组分均匀地分布于每一个压电陶瓷颗粒周围。
聚苯胺(PANI)由于其原料易得、合成简便、良好的环境稳定性及电化学性能而成为广泛应用的导电高分子材料。本工作在前期工作的基础上,利用实验室自制的盐酸掺杂PANI包覆PMN(PANI-PMN)为功能相,制备了不同PANI-PMN含量的环氧树脂基复合材料,并探讨了功能相含量对复合材料压缩强度、电导率及阻尼性能的影响。在PANI-PMN/环氧树脂复合材料中.PANI均匀包覆于PMN表面,以期解决直接添加导电填料为导电相时因导电组分分布不均匀而导致的导电通道的不均匀问题,使压电粒子通过压电效应产生的电能更有效地转换成热能而耗散,从而提高复合材料的阻尼性能。
3 结论
a)当w(PANI-PMN)小于60%时,随w(PANI-PMN)增大压缩强度提高;而当w(PANI-PMN)大于60%时,复合材料的压缩强度下降。
b)随着w(PANI-PMN)的提高,试样的σ增大;随包覆粉末中PANI含量的增加,复合材料的σ增大。
c)复合材料中含有一定量的PANI使阻尼损耗因子提高,在PANI-PMN/环氧树脂复合材料中,除环氧树脂的黏弹性阻尼、填料与基体的相互作用耗能外,还存在压电阻尼作用,并且具有一定σ的体系有利于压电阻尼发挥作用。
4参考文献
[1] Horia M, Aokia T, Ohia Y, et al. New type of mechanical damping composites composed of piezoelectric ceramics, carbon black and epoxy resin[J]. Composites: Part A, 2001, 32: 287-290.
[2] 晏雄,张慧萍.住田雅夫. 应用压电陶瓷的减振复合材料研究[J]. 东华大学学报:自然科学版,2000,26(2): 29-32.
[3] 蒙俊,周保学,蔡伟民. 导电相对压电复合材料吸声性能的影响[J]. 复合材料学报,2006,23(3): 87-90.