碳纳米管/铌镁锆钛酸铅/环氧树脂基压电阻尼材料的制备及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:liongliong426
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过多的机械振动会导致设备损坏,引发事故并且缩短材料的使用寿命。由于阻尼材料可以把机械能耗散掉,已经被广泛地应用于交通工具、产业机械等领域的减振降噪。聚合物常被用做阻尼材料,但是由于他们的玻璃化转变区太窄,对于温度和频率的依赖性太强限制了它们的实际应用,尤其是作为结构材料使用。新的阻尼机理:压电-导电机理的产生,引起了广泛的关注。该机理为:机械振动能通过压电陶瓷的压电效应转变为电能,并通过体系中导电材料形成的导电网络转化为热能耗散掉。本文依据压电-导电阻尼机理制备了不同配比的碳纳米管/铌镁锆钛酸铅/环氧树脂压电阻尼复合材料。首先对原材料进行了预处理并对整个复合材料的导电性能,阻尼性能,亚微观结构等性能进行了研究。通过研究不同碳纳米管添加量对压电阻尼复合材料体系电导率的影响发现:当碳纳米管含量为1-1.5g/100g环氧树脂时,体系出现了渗流阈值,并且开始形成连续的导电网络。用幂率定律对理论渗流阈值进行了预测,结果表明:实际渗流阈值与理论渗流阈值相吻合。同时还研究了铌镁锆钛酸铅对压电阻尼材料的介电性能影响,研究发现:压电阻尼材料的介电常数主要取决于具有高介电常数的铌镁锆钛酸铅。通过对扫描电镜对所制备压电阻尼复合材料的淬断横切面观察发现:填料在基体树脂中有很好的相容性;当碳纳米管含量增加到1.2g/100g环氧树脂时,导电网络结构开始形成。研究了铌镁锆钛酸铅和碳纳米管的添加含量对压电阻尼复合材料阻尼性能的影响。研究结果表明,当碳纳米管和添加量大于临界渗流阈值;铌镁锆钛酸铅填料的添加含量高时,材料呈现出显著的压电阻尼效应。热力学性能和力学性能研究结果表明:随着碳纳米管和压电陶瓷填料的加入复合材料的玻璃化温度和机械性能有显著地提高。最终,整个复合材料的热力学稳定性和力学性能得到了提高,使该材料可以更广泛的使用。本文提供了一条非常有用的设计阻尼材料的路线,铌镁锆钛酸铅能把噪音、机械能转化成电能,同时碳纳米管把产生的电能耗散掉。通过多次实验,最终制得了新型的环氧树脂基刚性压电阻尼材料。
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