[发明专利]一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法

权利要求书

1.一种电缆外部压力检测用复合压电材料，其特征在于由以下重量份原材料制成：含溶质30-35份的聚偏氟乙烯溶液、改性PbTiO₃ 3份-5份、Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃ 2份-3份、石墨烯3份-5份、磺酰氨基附着力促进剂0.5份-1份、Pb_0.95Cr_0.02Ca_0.03[(Ni_1/3Nb_2/3)_0.5·Zr_0.2·Ti_0.3]O₃ 8份-10份、铝铬中间合金锭10份-15份；其中，所述改性PbTiO₃具体为通过Ca、Co改性的抗振动PbTiO₃晶体；

该复合压电材料的制造方法包括以下步骤：

1)生产前准备

①将石墨烯、改性PbTiO₃、Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃磨制为粒径10μm-20μm的粉末，并混合均匀，获得混合粉末；

②将Pb_0.95Cr_0.02Ca_0.03[(Ni_1/3Nb_2/3)_0.5·Zr_0.2·Ti_0.3]O₃制成厚度0.1mm-0.2mm、宽度1.0mm-1.2mm的晶带；

③将磺酰氨基附着力促进剂混入聚偏氟乙烯溶液中，获得混合溶液A；

④准备外径尺寸与电缆一致的仿电缆不锈钢工装；

2)基层制备

①将混合溶液A加热至40℃-50℃，减少水份至溶液浊化；

②升温至70℃-80℃；

③将仿电缆不锈钢工装一端浸入浊化后的溶液，并连续地以10cm/min-12cm/min速度均匀移动至整根仿电缆不锈钢工装浸渍完毕；

3)压电层制备

①将2)中步骤③获得的浸渍后电缆静置3min-4min，然后将1)中步骤②获得的晶带沿与仿电缆不锈钢工装轴线平行的方向呈直线形粘贴在半固化的基层表面，待基层完全固化，即获得压电层与基层的复合结构；

4)功能层制备

①将1)中步骤①获得的混合粉末加入2)中步骤③浸渍完毕后剩余的浊化溶液内，并搅拌均匀，获得待用功能浊液；

②将待用功能浊液在室温下静置，至待用功能浊液呈粘稠糊状，获得功能层原胶；

③将功能层原胶以挤牙膏的方式呈直线状均匀地固化在压电层的晶带表面，保持晶带始终处于功能层原胶中部；

④待功能层原胶彻底干结后，采用机械方法对功能层原胶的两侧及顶部进行规则去除，最终获得宽3mm-4mm、厚1.5mm-1.8mm的功能层；

5)保护层制备

①将铝铬中间合金锭通过等离子体物理气相沉积方法定向固化到功能层表面，至厚度0.2mm-0.25mm；

②采用电抛光方法对物理气相沉积的铝铬合金层进行抛光及表面活化；

③采用微弧氧化设备，在500V-520V电压、0.02A/m³-0.03A/m³电流、20℃-25℃的工艺条件下对铝铬合金层进行微弧氧化处理，去除工装后即获得所需电缆外部压力检测用复合压电材料。