或挤出法等方法制备。
[0024]本实用新型的有益效果是:
[0025]采用本实用新型的结构不但同样具有较小的工作电压，其极化电压也大幅减小。所需要的极化的压电陶瓷片通过常规的切割-填充法可很容易的制备获得。本实用新型将压电纤维、树脂、电极通过薄膜复合在一起，使得复合结构具有较高的集成性，方便使用。本实用新型还可以有效调节最终材料的工作电压范围，从而适应不同的工作环境，本实用新型相对于现有技术的复合结构具有更宽泛的工作电压的调节范围。
【附图说明】
[0026]图1为现有技术制备的一种剪切型压电复合材料结构示意图；
[0027]图2为本实用新型所述的剪切型压电复合材料结构示意图；
[0028]图3为本实用新型所述的剪切型压电复合材料结构的压电相/环氧树脂复合层中单根纤维的界面示意图；
[0029]图中标号字母P代表压电纤维的极化方向。
[0030]图中标号I为聚酰亚胺膜，2为叉指状电极，3为压电相/环氧树脂复合层，4为压电纤维，5为环氧树脂，6为叉指状电极指部。
【具体实施方式】
[0031]为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。
[0032]实施例1
[0033]将错钛酸铅压电陶瓷加工成30mmX 1mmX0.5mm的薄片，经清洗干燥后在上下表面涂覆银楽.做成电极，施加1.5kV的极化电压，从而在厚度方向获得3kV/mm的极化电场使其沿着厚度方向极化。利用切割机对其进行切割，通过选用合适厚度的刀片并设置切割间距获得一纤维宽度与纤维间距均等于0.5mm的压电陶瓷纤维阵列。向阵列中填充E-51环氧树脂，固化后经减薄处理获得30mm X I OmmX0.18mm的错钛酸铅/E_51环氧树脂复合层3，在此过程中原先压电陶瓷上下表面涂覆的银浆电极已被磨掉。利用丝网印刷法将叉指状电极印刷到聚酰亚胺膜上，叉指状电极的正极指部和负极指部间距为0.5mm，且上下叉指状电极呈镜面对称。再用E-51环氧树脂将这两面印刷有叉指状电极的聚酰亚胺膜与锆钛酸铅/E-51环氧树脂复合层粘结，保持上下叉指状电极对齐，指部与锆钛酸铅/E-51环氧树脂复合层中的锆钛酸铅压电纤维平行，且所有电极指部位于锆钛酸铅与E-51环氧树脂结合面边缘的上下两面。工作电压为O到220V。
[0034]实施例2
[0035]将锆钛酸铅预烧粉和炭黑粉末分别与粘结剂、塑化剂、分散剂和溶剂混合，用流延法分别制成片状生坯，交替堆叠后经压制、脱碳处理并烧结后制成锆钛酸铅片层矩阵。在矩阵中填充711环氧树脂，固化后经切割获得锆钛酸铅/E-51环氧树脂复合层。以上过程中，通过控制生坯厚度、切割距离等参数，最终获得的锆钛酸铅/E-51环氧树脂复合层的尺寸为10mmX5mmX0.2mm，其中的纤维宽度与纤维间距均为0.4mm。利用丝网印刷法将叉指状电极印刷到锆钛酸铅/711环氧树脂复合层的上下两面，叉指状电极的正极指部和负极指部间距为0.4mm，且上下叉指状电极呈镜面对称，指部与锆钛酸铅/711环氧树脂复合层中的锆钛酸铅纤维平行，所有电极指部位于锆钛酸铅与711环氧树脂结合面边缘的上下两面。再用711环氧树脂将印刷有叉指状电极的锆钛酸铅/711环氧树脂复合层与聚酰亚胺膜和聚酰亚胺膜粘结。工作电压为O到160V。
[0036]对比例I
[0037]制备如图1的所示的复合材料结构，将锆钛酸铅压电陶瓷加工成30mm X I OmmX0.5mm的薄片，经清洗干燥后在长度方向的两个端面涂覆银楽做成电极，需要施加90kV的极化电压，才能在长度方向获得3kV/_的极化电场使其沿着长度方向极化。利用切割机对其进行切割，通过选用合适厚度的刀片并设置切割间距获得一纤维宽度与纤维间距均等于0.5mm的压电陶瓷纤维阵列。向阵列中填充E-51环氧树脂，固化后将两个端面的银电极打磨掉，并经减薄处理获得30mm X I OmmX0.18mm的错钛酸铅/E_51环氧树脂复合层。将铜电极印刷到聚酰亚胺膜上，再用E-51环氧树脂将这两面印刷有电极的聚酰亚胺膜与锆钛酸铅/E-51环氧树脂复合层粘结。工作电压为O到72V。
[0038]对比例I与实施例1相比虽然制备剪切型压电纤维复合材料结构时采用同样的材料，同样的尺寸下，极化电压是本实用新型名实施例1的60倍，极化工艺要求更高，对实验人员构成很大的危险。
[0039]以上描述的实施例是便于该技术领域的人员理解和应用该实用新型，受本实用新型启示并对本实用新型所做的无创造意义的修改均属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种剪切型压电复合结构，其特征在于，复合结构的最外两层为柔性绝缘薄膜，中间层为压电相/环氧树脂复合层，中间层与柔性绝缘薄膜之间为叉指状电极；所述叉指状电极的正极指部和负极指部交替等距排列，上、下两个叉指状电极呈镜面对称，并对齐；所述的叉指状电极的指部与压电相/环氧树脂复合层的压电相平行，电极指部位于压电相与环氧树脂结合面边缘的上下两面；压电相极化方向为垂直于复合层平面的方向。
2.根据权利要求1所述的一种剪切型压电复合结构，其特征在于，所述的压电相/环氧树脂复合层是由平行排列的纤维状压电相和相邻纤维之间的环氧树脂相间而成。
3.根据权利要求1所述一种剪切型压电复合结构，其特征在于，所述复合层的压电相的宽度与两个压电相的间距相等。
4.根据权利要求1所述一种剪切型压电复合结构，其特征在于，压电相/环氧树脂复合层中压电相的宽度和两个压电相间距均与叉指状电极的指间距相等。
5.根据权利要求1所述一种剪切型压电复合结构，其特征在于，每个压电相宽度大于两个压电相的间距，叉指状电极正极指部和负极指部交替不等距排列，但所有电极指部仍位于压电相与环氧树脂结合面边缘的上下两面。
6.根据权利要求1所述一种剪切型压电复合结构，其特征在于，压电相宽度小于两个压电相的间距，相应的叉指状电极正极指部和负极指部交替不等距排列，但所有电极指部仍位于压电相与环氧树脂结合面边缘的上下两面。
【专利摘要】一种剪切型压电复合结构，复合结构的最外两层为柔性绝缘薄膜，中间层为压电相/环氧树脂复合层，中间层与柔性绝缘薄膜之间为叉指状电极；所述叉指状电极的正极指部和负极指部交替等距排列，上、下两个叉指状电极呈镜面对称，并对齐；所述的叉指状电极的指部与压电相/环氧树脂复合层的压电相平行，电极指部位于压电相与环氧树脂结合面边缘的上下两面；压电相极化方向为垂直于复合层平面的方向。本实用新型提供了一种厚度薄、结构紧凑、能够贴合曲面结构并实现一定程度柔性变形的片状压电复合结构，适合制成驱动器、传感器等。
【IPC分类】H01L41-18
【公开号】CN204596845
【申请号】CN201520329475
【发明人】张斗, 陈子琪, 周科朝, 朱松, 陈超
【申请人】中南大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月20日