米徐慧， 秦 雷， 廖擎玮

(北京信息科技大学 传感器重点实验室，北京 100101)

随着声呐系统对水声换能器性能要求的不断提高，作为换能器敏感元件的压电材料成为制约声呐系统性能的瓶颈[1]。近年来为解决上述瓶颈，研究者设计制作了压电复合材料，其在压电材料中引入第二相柔性材料，使得压电材料工作于具有更高能量转换效率的振动模态，从而提高了压电材料的压电性。因此，压电复合材料近年来得到了广泛的研究[2-5]。在众多类型的压电复合材料中，1-3型压电复合材料中的压电晶柱工作于纵向伸缩振动模态(d33模态)，从而获得了较好的性能[6-9]。研究人员分析了压电材料的体积百分比对压电复合材料的压电性能的影响，并建立了等效参数模型[10]。部分研究者们为提高复合材料的压电性能，选用了具有更高压电常数的弛豫铁电单晶作为主动性材料。美国宾洲大学率先用PZN-PT弛豫铁电单晶与聚氨脂复合，制备出1-3型单晶复合材料样品，制备的样品中，PZN-PT相体积百分比为59%时，机电耦合系数达到了0.83[11]。之后，研究者们又对压电复合材料中聚合物相的选择进行了深入研究。西安交通大学的研究人员通过提高温度来减小聚合物对于压电柱的束缚力来提高压电性能，发现当温度从25℃达到250℃时，陶瓷百分比为12%的1-3型陶瓷/环氧树脂复合材料的机电耦合系数从0.57增加到了0.6。说明温度升高使聚合物变软，减小了聚合物对压电柱的束缚力，提高了机电耦合系数[12]。……