1-3型正交异性水泥基压电复合材料的制备与性能研究的中期报告.docx

1-3型正交异性水泥基压电复合材料的制备与性能研究的中期报告
中期报告
一、研究背景和意义
随着科技的发展和社会的进步，压电材料在电子、机械、声学、光学等领域发挥着越来越重要的作用。由于压电材料具有优良的压电性能、良好的机械性能和化学稳定性，被广泛应用于振动传感器、水声换能器、电视遥控器、电动马达、超声照影仪、电子手表、陶瓷雷达组件等领域。
目前，压电材料主要分为无机压电材料和有机压电材料两种。常见的无机压电材料包括硅酸铅、氧化锆、氧化铅等，而有机压电材料则以聚偏氟乙烯（PVDF）为代表。虽然无机压电材料具有较高的压电常数和稳定性，但也存在成本高、制备难度大、机械性能差等缺点；而有机压电材料制备简单、成本低，但其极化度不高、温度应力敏感性较强，存在难以避免的缺点。为了解决这些难题，并开发性能更优越的压电材料，研究人员开始涉足压电复合材料的开发。
压电复合材料是将压电材料与其他材料如聚合物、金属等复合制备得到的新型材料。其中，水泥基压电复合材料由水泥基体材料和压电材料组成，是一种综合性能优良、具有广泛应用前景的新型材料。目前，水泥基压电复合材料主要分为两种形式：矩形型和正交型。矩形型水泥基压电复合材料在振动感应、压力控制、电石臼和光学器件等方面具有广泛的应用；而正交型水泥基压电复合材料则是一种具有特定形状和压电性能的材料，被广泛应用于传感、控制领域。
二、研究内容
本项目旨在研究制备一种性能优异的水泥基压电复合材料，其中压电材料为PZT（铅锆钛复合氧化物），水泥基体材料为普通硅酸盐水泥。本中期报告主要包括以下内容：
1.压电材料PZT的制备
首先需要制备压电材料，为后续的复合制备做好准备。在实验中，选用了自主研制的溶胶-凝胶法制备PZT材料。制备过程中，先通过化学合成得到前驱体Pb（NO3）2、ZrOCl2·8H2O和Ti（O-iPr）4的混合物；然后将前驱体溶解在1mol/L的乙酸钡溶液中，通过沉淀反应得到PZT粉末。所得粉末经过煅烧处理，制备成PZT复合材料。
2.压电复合材料的制备
将制备好的PZT材料和普通硅酸盐水泥进行复合制备，得到具有压电性能的水泥基压电复合材料。考虑到实验所需，本实验选用了三种不同的设计，分别为1型、2型和3型正交型压电复合材料。每种类型的复合材料均分别由10组样品构成，共30组样品需要制备。
3.材料性能测试
对制备得到的30组压电复合材料进行性能测试，主要包括材料的密度、抗压强度、压电性能（包括介电常数、压电模量和电损耗）等方面的测试。其中，密度和抗压强度是衡量材料力学性能的重要指标，而压电性能则是衡量材料压电性能的重要指标。以上数据将被用于后续统计分析和进一步优化复合材料的性能。
三、预期结果
经过前期的实验探索和优化，本项目已成功制备出一种具有优异性能的PZT材料，并成功制备了三种类型的PZT水泥基压电复合材料。预期的实验结果将会从多重角度评估复合材料的性能，以期能够更好地优化其性能，使其在实际应用中得到更好的表现。