1-3陶瓷纤维/聚合物复合材料由嵌入三维连接聚合物基体中的一维连接陶瓷纤维组成。19、25 1-3复合材料的优点在于，与压电陶瓷相比，其声阻抗较低（Za=密度×速度），更接近于水的声阻抗以及人体组织。因此，将1-3压电陶瓷/聚合物复合材料应用于医学超声和水声领域，可以提高能量耦合效率。此外，它们还可以将厚度模式与横向模式分离，使输入能量沿厚度方向传播。本章介绍了用溶胶-凝胶法制备掺钐和锰钛酸铅（Pb0.85Sm0.1Ti0.98Mn0.02O3，PSmT）陶瓷纤维。介绍了陶瓷纤维/聚合物1-3复合材料的制备、表征和理论模型。并提出了在智能服装中应用这些电陶瓷纤维和复合材料的可能途径。

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3.1条。陶瓷纤维/聚合物1-3复合材料示意图19

电陶瓷：快速成型

A、 Safari，M.Allahverdi，《材料百科全书：科学和技术》，2001年

（a） 蜂窝复合材料

压电陶瓷/聚合物复合材料具有3-3连接性，已使用Sanders原型制造（Safari等人。1998年a，Safari等人。1998年b）。采用SP工艺制备了一系列三维蜂窝复合材料。图4（a）显示了PZT 3D蜂窝结构的扫描电子显微照片。这种结构显示了三个方向上连通的孔的均匀性和规律性。PZT结构的体积分数约为25%，孔径为200μm，中心距约为350μm。这些结构的模具是由3-3聚合物梯状结构制成的，在连续层的道路之间旋转90°。

为了研究取向对三维蜂窝结构机电性能的影响，还制作了不同取向（90°以外）的连续层模具。结果表明，采用快速成型工艺制备的复合材料具有良好的机电性能，这可能是由于复合材料中陶瓷相的周期性和可控性所致。

Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3三元系高温压电单晶

Y、 J.Yamashita，Y.Hosono，《先进介电、压电和铁电材料手册》，2008年

8.3结论

研究了xPb（In1/2Nb1/2）O3-yPb（Mg1/3nb2/3）O3-zPbTiO3（PIMNT100x/100y/100z）三元系中的压电陶瓷和PSCs，以期开发出具有高居里温度TC的压电材料。

采用PbO-B2O3助熔剂，采用常规助熔剂法和溶液Bridgman法生长了PIMNT-PSCs。获得的最大晶体尺寸为直径25 mm，长度30 mm。虽然钛含量随着晶体长度的增加而逐渐增加，但In/Mg的比值几乎不变。

所得的PIMNT 24/42/34晶体在（001）面上具有优异的电学性能，如介电常数（ε33T/ε0=4900）、压电常数d33=2200pc/N、耦合因子条模k33′=80%，与PZNT 91/9和PMNT 68/32pscs的电学性能基本相同。然而，PIMNT具有较高的相变温度TRT=89°C和居里温度TC=184°C。此外，由于TRT、TC较高，高频常数N33′r=1200 Hz m，PIMNT具有较大的矫顽场EC=6.8kv/cm，大矫顽场和高频常数的PIMNT-PSCs使其成为需要稳定温度性能的医用传感器和驱动器的理想选择。为了将压电晶体应用于医学阵列换能器，需要确定物理、介电和压电性能的可扩展性。

Pb（ln1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3nb2/3）O3-PbTiO3三元系高温压电单晶

Y、 Yamashita，Y.Hosono，超声换能器，2012年

5.7结论

研究了xPb（In1/2Nb1/2）O3-yPb（Mg1/3Nb2/3）O3-zPbTiO3（PIMNT 100x/100y/100z）三元系中的压电陶瓷和PSCs，以开发具有高压电常数d33和高矫顽力场Ec的压电材料。

用溶液Bridgman法生长了PIMNT的PSCs。迄今为止获得的最大晶体直径为80毫米，长度为100毫米。虽然TiO2的含量随着晶体长度的增加而逐渐增加，但In/Mg的比值几乎是恒定的，这对于获得具有三元系的均匀单晶是非常重要的。

PIMNT 20-30/35-50/30-35三元系的PSCs在[001]面上表现出优异的电学性能，如介电常数ε33T/ε0>7000，压电常数d33>2500pC.N-1，耦合因子k′33>85%，与PZNT 91/9和PMNT 68/32二元系统的PSCs几乎相同或更好。此外，PIMNT具有较高的相变温度Trt=80-120°C和居里温度Tc=160-195°C。此外，由于Tc较高，它具有较大的矫顽场Ec=4-8kvcm-1。高Tc、Ec和与PMNT单晶相同的频率常数使PIMNT的PSCs成为医疗应用和需要稳定温度性能的驱动器的最佳换能器材料。在压电晶体可用于医疗阵列传感器之前，必须确认传感器结构（带背衬层和匹配层）的物理、介电和压电性能的可扩展性。

常规材料和专用材料的性能评定

M、 拉赫曼。。。M、 S.J.Hashmi，材料综合加工，2014年

1.02.6.2压电性能

压电陶瓷是一种智能材料，它能将机械效应（如压力、运动或振动）转化为电信号，反之亦然。由于机电效应，压电陶瓷被广泛应用于运动传感器、手表、超声波功率传感器、碎石机、超声波清洗、超声波焊接、主动减振器、高频扬声器、原子力显微镜驱动器等。锆钛酸铅（PZT）、钛酸钡（BT）、钛酸锶（ST）是应用最为广泛的压电陶瓷材料。

通过测量压电电荷系数（d常数）、压电电压系数（g）和压电耦合系数（k），可以评价陶瓷材料的压电性质。由于压电陶瓷材料的各向异性，压电陶瓷材料的常数d和g在垂直于外加电场或机械力的方向和方向上都有关系。陶瓷材料的d常数是施加在压电材料上的每单位电场所产生的机械应变或每单位机械应力所经历的极化之间的比率。然而，陶瓷材料的g常数可以定义为施加在压电材料上的每单位电位移产生的机械应变，或每单位机械应力产生的电场。在用作执行器的陶瓷材料中，例如在AFM中，需要在表面扫描期间良好地控制运动和振动，因此需要高d。g与d的关系式如下（eqn[21]）：

[21]

式中，ε是压电陶瓷材料的相对介电常数或介电常数，定义为单位电场的介电位移。利用准静态（45,46）和干涉（47,48）方法可以测量压电电荷系数（d）。在准静态技术中，静态力作用于压电陶瓷材料的特定区域。d是陶瓷材料中产生的电荷（Q）与施加在陶瓷材料规定区域上的静态力（F）之比。然而，在许多情况下，准静态方法的应用受到限制，因为测量不考虑频率依赖性，并且忽略了空间电荷的电荷/极化效应。在干涉技术中，压电陶瓷材料的变化被检测为两种陶瓷材料之间施加交流电压的函数。然而，这种技术通常需要反射镜面，因此只能用于显示镜面的陶瓷材料。也可以使用动态、共振和声学方法（49）来评估材料的压电性，以克服前面描述的限制。例如，在动态方法中，当施加周期性力时，压电效应的电荷信号在受控频率处是周期性的。在这种技术中，由于压电效应产生的电荷信号可以很容易地与任何其他电荷信号分离。

在用作传感器和响应机械能产生电压的材料中，需要高压电电压系数。压电陶瓷材料的机电效应强度可以用压电耦合系数来表示。压电耦合系数（k）可由以下方程（eqn[22]）（43）定义