本发明涉及一种压电复合材料领域，尤其是一种曲面压电复合材料的制备方法。
背景技术：
压电复合材料是由压电陶瓷和聚合物复合而成的，具有良好的柔性和机械加工性能。聚合物基体的引入，有效地减小d33与d31之间的耦合，降低了压电复合材料的密度和声阻抗，使其更容易与水、空气或高聚合物弹性体声匹配。将压电复合材料曲面成型，并以其为声学元件制备弧阵换能器，可降低成阵工艺，实现指向性大开角，增大换能器的探测范围，现已在水声、石油勘探、海洋开发及超声等方面得到了广泛的应用。
目前，有关曲面压电复合材料的制备方法主要有四种，机械加工法、3D打印法、注塑法、和平面弯曲法。使用机械加工法和3D打印法制备的曲面复合材料，尺寸形状误差较大；注塑法适用与大面积曲面复合材料成型，且材料在冷却预塑化过程中，容易导致内部受力不均匀；平面弯曲法是在一定温度和压力下，让复合材料保持曲面形状，此方法需考虑复合材料的受力及温度对压电陶瓷片的影响，当操作温度超过压电陶瓷的居里点，陶瓷片失去压电效应。可见，在目前所知的制备方法中难以找到同时满足制备尺寸精确、制备工艺简单易行、适合大规模小面积生产曲面压电复合材料的方法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种制备尺寸精确、制备工艺简单易行、适合大规模小面积生产的曲面压电复合材料的制备方法。
为了解决上述技术问题， 本发明包括以下步骤：
步骤一，使用黏合剂将压电陶瓷块黏附于环氧玻璃布板上；
步骤二，将步骤一得到的完成品的压电陶瓷块面朝上，切割压电陶瓷块，形成纵横相交的切割缝，并在所有切割缝内浇注树脂；
步骤三，沿环氧玻璃布与压电陶瓷块中间的黏合剂部分，切除环氧玻璃布基底，并对压电陶瓷块进行打磨抛光，去除多余树脂和黏合剂残余；
步骤四，将步骤三所得的压电复合材料的一面涂敷适量的溶剂；
步骤五，对步骤四所得的电复合材料进行烘制，烘制完成后得到曲面压电复合材料。
2．优选的，步骤二所使用的树脂为聚合弹性物，例如：聚氨酯或环氧树脂。
3．优选的，步骤四使用的溶剂为有机溶剂，例如：丙酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N二基酰胺、二甲亚砜中的一种或几种。
4．优选的，步骤五的烘制温度为20~160℃，烘制时间为0~24小时。
本发明的优点是，将溶剂对树脂的溶胀作用用于制备曲面压电复合材料，通过对溶剂使用量、烘制温度、烘制时间的控制，可以实现不同弧度的曲面压电复合材料的制备，曲面均匀可控，使其制备尺寸精确，且制备工艺简单易行，适合大规模小面积曲面压电复合材料的生产。
具体实施方式
本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
本发明在制备曲面压电复合材料的步骤如下：
步骤一，使用黏合剂将压电陶瓷块黏附于环氧玻璃布板上；
步骤二，沿将步骤一得到的完成品的压电陶瓷块面朝上，先沿平行X轴方向进行若干条等间距的切割，再沿平行Y轴方向进行若干条等间距的切割，形成纵横相交的切割缝，并在所有切割缝内浇注树脂，使用树脂为聚合弹性物，其材质可以是聚氨酯或环氧树脂；
步骤三，沿环氧玻璃布与压电陶瓷块中间的黏合剂部分，切除环氧玻璃布基底，并对压电陶瓷块进行打磨抛光，去除多余树脂和黏合剂残余；
步骤四，将步骤三所得的压电复合材料的一面涂敷适量的溶剂，所使用的溶剂为有机溶剂，其材质可以是丙酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N二基酰胺、二甲亚砜中的一种或几种；
步骤五，将步骤四所得的电复合材料在烘箱内以20~160℃的温度烘制0~24小时，烘制完成后得到曲面压电复合材料。
在烘制过程中，有机溶剂会逐渐渗透进入切割缝隙内的树脂中，对树脂进行溶胀作用，此时，溶胀后的树脂会发生膨胀，对切割缝进行扩张，使得涂有有机溶剂的压电陶瓷面出现扩展现象，而未涂有有机溶剂的另一面并不会产生形状变化，这样的一面扩展、一面不变会使整个压电陶瓷块出现曲面，从而得到曲面压电复合材料。其中，控制有机溶剂的用量增减直接影响对树脂的溶解作用的强弱，外在表现为曲面半径的大小；而控制烘制时间的长短和烘制温度的高低则可以控制有机溶剂对树脂渗透深度的多少，和有机溶剂本身挥发速度的快慢，同样的，外在表现为对曲面弯曲半径的控制。即通过控制有机溶剂的用量、烘制时间的长短和烘制温度的高低可以实现对曲面压电复合材料弯曲半径的控制。
本发明首次将有机溶剂对树脂的溶胀作用用于制备曲面压电复合材料，通过对溶剂使用量、烘制温度、烘制时间的控制，可以实现不同弧度的曲面压电复合材料的制备，曲面均匀可控。本发明的制备方法，制备尺寸精确、制备工艺简单易行、适合大规模小面积生产。