智慧材料與結構是一種新型的高科技技術,也是一門綜合科學,它涉及材料、力學、物理、化學、電子、控制等多個學科。智慧材料與結構的應用前景非常廣闊,有望在航空、航天、艦船、自動控制等領域得到廣泛的應用。MFC壓電纖維複合材料就是一種新型的壓電智慧材料。
傳統的壓電陶瓷片材料存在許多缺陷。例如:容易出現脆性斷裂,在處理和焊接時需要特別小心,無法應用於應變較大的場合。在長期使用過程中,壓電陶瓷內部容易出現微小裂紋,可靠性降低,且很難貼上在表面彎曲的結構上。壓電陶瓷片的這些缺點也限制了壓電陶瓷的廣泛應用。鑑於這樣的原因,MFC壓電纖維複合材料應運而生,透過將壓電陶瓷材料與其它結構材料的優異特性複合的方式,形成一個整體的執行器或感測器,彌補了單層壓電陶瓷片的不足。基於壓電覆合材料的優勢,MFC也得到了廣泛的應用。
MFC壓電覆合材料是將壓電陶瓷材料和柔性聚合物按一定的連通方式、一定的體積或重量比例以及一定的空間幾何分佈製成的材料,兩種材料的複合可以使其優勢互補,獲得既具有較強壓電特性,同時又具有良好韌性的綜合性能優異的壓電材料。壓電覆合材料不僅可以解決傳統技術中難於解決的問題,而且其作用也是其他材料難以取代的。
MFC工作模式
MFC P1模式
MFC P1 F1 S1型(d33效果),伸長型
注:白色箭頭代表電場方向(極化方向),黑色箭頭表示形變方向。
P1型MFC,包括F1和S1型,利用d33效應進行促動,如果在-500V至+ 1500V 的電壓下工作,則可延長至1800ppm。P1型MFC也是非常靈敏的應變感測器。
MFC P2模式
MFC P2 P3型(d31效果),收縮型
注:白色箭頭代表電場方向(極化方向),黑色箭頭表示形變方向。
P2和P3型MFC利用d31效應進行促動,如果在-60V至+ 360V的電壓下工作,則收縮高達750ppm。P2和P3型MFC主要用於能量收集和應變感測器。
MFC應用
目前MFC主要用於振動感測器和驅動器,將MFC與結構材料粘接在一起,透過自身的變形使結構材料發生形變,也可以用來檢測結構材料所受的外力作用。MFC可以產生相反的作用力來抵消外力作用,從而減小結構材料的變形,即抑制振動。
MFC產品引數