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二、1-3型水泥基压电复合材料的概念与制备工艺 概念：1-3型压电复合材料是由一维连通的压电陶瓷 相平行排列于三维连通的水泥等基体中而形 成的压电复合材料。 制备工艺（切割-浇注法） 三、1-3型水泥聚合物基压电复合材料的提出 1.不同基体的压电复合材料比较 表1 纯陶瓷与两种基体复合材料的压电及介电性能比较 表2 纯陶瓷与两种基体复合材料的机电耦合及声阻抗性能比较 2.配合比对压电复合材料性能的影响 水泥的质量分数分别为5 %，15 %，30 %，45 %，50 %，60 % 结论 水泥聚合物基压电复合材料克服了压电复合材料与混凝土的相容性，其响应速快，传感精度高，耐久性好，性能稳定。在水泥中掺加聚合物可以增强水泥基体与压电陶瓷的结合强度，提高1-3型水泥基压电复合材料的柔韧性和整体性能，因此，添加聚合物的1-3型聚合物/水泥基压电复合材料必然会比1-3型水泥基压电复合材料更具有实用价值。 四、研究展望 （1）开发连接型 按压电陶瓷相和聚合物相在复合材料中的分布状态，可将压电复合材料根据不同的方式组合，开发新有特殊功能的复合材料。 （2）开发压电器件 运用压电复合材料开发器件，例如水听器、压电传感器、热释电传感器、非均匀振动换能器等。 * 1-3型水泥聚合物压电复合材料的制备及应用 主要内容 研究背景与意义 1-3型水泥聚合物压电复合材料的提出 研究展望 1-3型水泥压电复合材料的概念与制备 一、研究意义 目前，工程建筑实施在线健康检测和预报已引起人们广泛关注，但是传统的智能材料与混凝土存在着非常明显的相容性问题，如声阻抗匹配、界面粘结性等问题。制约了土木工程结构的智能化发展。新研究的1-3型水泥基压电复合材料虽然集中了各相的材料的优点，互补了单相材料的缺点，解决了材料声阻抗匹配、界面粘结性等问题，但是其与混凝土的相容性仍然存在着问题。因此，我们对1-3型水泥基压电复合材料进行了广泛的研究和改性. 1-3型水泥基压电复合材料 0.319 1400 31.2 206.00 水泥基 0.036 974 30.1 259.33 聚合物基 0.016 1790 25.4 401.17 纯陶瓷 tan ? εr g33 /mV·m·N-1 d33 /PC·N-1 通过比较可以看出：与纯陶瓷相比，两种基体复合材料的压电应变常数d33和相对介电常数εr均有不同程度的减小，而压电电压常数g33和介电损耗tan ?均增大。由此可以，看出压电复合材料相对于纯陶瓷具有一定的优势。 21.55 44.43 14.24 57.97 水泥基 19.20 22.87 22.07 61.91 聚合物基 35.32 15.9 27.67 37.79 纯陶瓷 Z / M rayl ?f / kHz Qm Kt /% 通过对比可以看出：相对于纯陶瓷，两种基体压电复合材料的厚度机电耦合系数kt和频带宽度?f均有较大程度的增大，而机械品质因数Qm和声阻抗Z均减小。 通过表1和表2的性能观察研究，我们发现聚合物基和水泥基都对压电材料有改善作用。 372.533 457.031 121 55.29 60 375.033 460.031 122 55.29 50 372.533 450.031 127 49 45 307.534 360.033 128 41.72 30 355.033 440.031 129 42.44 15 347.533 440.031 132 43.14 5 fs /kHz fp / kHz C/pF Kp /% 配合比% 确定水泥和聚合物的比例为 1：1 0.319 1400 31.2 206.00 水泥基 0.036 974 30.1 259.33 聚合物基 0.016 1790 25.4 401.17 纯陶瓷 tan ? εr g33 /mV·m·N-1 d33 /PC·N-1 0.069 795 39.9 280.25 聚合物/水泥基 纯陶瓷与三种基体复合材料的压电及介电性能比较 比较可以看出：相对于聚合物和水泥基压电复合材料，聚合物/水泥基压电复合材料的压电应变常数d33和压电电压