[发明专利]铌酸盐基压电陶瓷纤维/聚合物1-3型复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种铌酸盐基压电陶瓷纤维/聚合物1-3型复合材料的制备方法，其特征 在于：所述的复合材料是由(Na，K，Li)NbO₃基无铅压电陶瓷纤维分散在环氧树脂 基体中；所述的陶瓷纤维是利用激光辅助成型微孔的模具，经挤压塑性陶瓷泥坯 获得陶瓷纤维，陶瓷纤维的直径为100-300μm，纵横比3-10；

所述的铌酸盐基压电陶瓷纤维/聚合物1-3型复合材料的制备方法，包括以 下步骤：

(1)、制备(Na，K，Li)NbO₃基压电陶瓷粉体：将Li、K、Na、Ag的碳酸盐粉 末和Nb、Sb、Ta的氧化物粉末按(Na_1-x-z-yK_xLi_zAg_y)(Nb_1-v-wTa_wSb_v)O₃式表示的化 学计量比进行配料，然后通过球磨混合、煅烧、二次球磨合成具有单一钙钛矿结 构的固体陶瓷粉体；其中，x、y、z、v、w为摩尔量：0＜x＜0.5，0＜y＜0.05，0＜z＜0.1， 0＜v＜0.1，0＜w＜0.1；

(2)、在干燥后的陶瓷粉体加入到粘结剂和塑化剂的混合溶液中，搅拌均匀 后，经轧制混合，真空练泥和陈腐，得坯料；

(3)、利用激光微孔加工技术在模具上加工直径为100-300μm的微孔，然 后将加工过微孔的模具置于挤压成型机上，将坯料灌注于模具中，然后挤制成若 干根(Na，K，Li)NbO₃基陶瓷纤维素坯，在60-80℃下烘干、排胶热处理、烧结， 得到(Na，K，Li)NbO₃基压电陶瓷纤维；

(4)、将压电陶瓷纤维按照不同体积分数排列成束，置于一端封闭的容器内， 再将该容器放置于金属空腔内，金属空腔内温度控制在75-85℃，然后将环氧树 脂胶粘剂浇注到容器中，抽真空、固化后脱模，得1-3型(Na，K，Li)NbO₃基压电 陶瓷纤维/聚合物复合材料；

(5)、将复合材料沿垂直纤维方向切割，经研磨、抛光处理，然后在抛光面 上涂室温银浆，在100-120℃下烘干，在1-3kV/mm，80-120℃下进行电极化处 理，得成品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的粘结剂和塑化剂 的混合溶液是由粘结剂和塑化剂依次溶于乙醇制得，所述的粘结剂选用聚乙烯醇 缩丁醛，所述的塑化剂选用聚乙烯乙二醇，所述的陶瓷粉体、粘结剂和塑化剂的 质量比为28-32∶3-5∶1。

3.根据权利要求1所述的制备方法其特征在于：所述的环氧树脂胶粘剂 是将E型环氧树脂加入到固化剂中，然后加入稀释剂制得；所述的E型环氧树脂 和固化剂的质量份比为4-5∶1；所述的固化剂选用乙二胺或甲基四氢邻苯二甲 酸酐；所述的稀释剂选用苯甲醇，用量为E型环氧树脂和固化剂总质量的1.5-3.5 ％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的排胶热处理工艺 为：1℃/min升温，550-650℃保温10小时；所述的烧结工艺为：3℃/min升 温，1080-1150℃保温3小时；所述的抽真空的时间为30-60分钟，排除容器内 气泡；所述的固化是在150-190℃的恒温箱中固化4-8小时。