本發(fā)明涉及一種壓電復合材料領域，尤其是一種曲面壓電復合材料的制備方法。
背景技術：
壓電復合材料是由壓電陶瓷和聚合物復合而成的，具有良好的柔性和機械加工性能。聚合物基體的引入，有效地減小d33與d31之間的耦合，降低了壓電復合材料的密度和聲阻抗，使其更容易與水、空氣或高聚合物彈性體聲匹配。將壓電復合材料曲面成型，并以其為聲學元件制備弧陣換能器，可降低成陣工藝，實現(xiàn)指向性大開角，增大換能器的探測范圍，現(xiàn)已在水聲、石油勘探、海洋開發(fā)及超聲等方面得到了廣泛的應用。
目前，有關曲面壓電復合材料的制備方法主要有四種，機械加工法、3D打印法、注塑法、和平面彎曲法。使用機械加工法和3D打印法制備的曲面復合材料，尺寸形狀誤差較大；注塑法適用與大面積曲面復合材料成型，且材料在冷卻預塑化過程中，容易導致內(nèi)部受力不均勻；平面彎曲法是在一定溫度和壓力下，讓復合材料保持曲面形狀，此方法需考慮復合材料的受力及溫度對壓電陶瓷片的影響，當操作溫度超過壓電陶瓷的居里點，陶瓷片失去壓電效應。可見，在目前所知的制備方法中難以找到同時滿足制備尺寸精確、制備工藝簡單易行、適合大規(guī)模小面積生產(chǎn)曲面壓電復合材料的方法。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種制備尺寸精確、制備工藝簡單易行、適合大規(guī)模小面積生產(chǎn)的曲面壓電復合材料的制備方法。
為了解決上述技術問題， 本發(fā)明包括以下步驟：
步驟一，使用黏合劑將壓電陶瓷塊黏附于環(huán)氧玻璃布板上；
步驟二，將步驟一得到的完成品的壓電陶瓷塊面朝上，切割壓電陶瓷塊，形成縱橫相交的切割縫，并在所有切割縫內(nèi)澆注樹脂；
步驟三，沿環(huán)氧玻璃布與壓電陶瓷塊中間的黏合劑部分，切除環(huán)氧玻璃布基底，并對壓電陶瓷塊進行打磨拋光，去除多余樹脂和黏合劑殘余；
步驟四，將步驟三所得的壓電復合材料的一面涂敷適量的溶劑；
步驟五，對步驟四所得的電復合材料進行烘制，烘制完成后得到曲面壓電復合材料。
2．優(yōu)選的，步驟二所使用的樹脂為聚合彈性物，例如：聚氨酯或環(huán)氧樹脂。
3．優(yōu)選的，步驟四使用的溶劑為有機溶劑，例如：丙酮、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、N,N二基酰胺、二甲亞砜中的一種或幾種。
4．優(yōu)選的，步驟五的烘制溫度為20~160℃，烘制時間為0~24小時。
本發(fā)明的優(yōu)點是，將溶劑對樹脂的溶脹作用用于制備曲面壓電復合材料，通過對溶劑使用量、烘制溫度、烘制時間的控制，可以實現(xiàn)不同弧度的曲面壓電復合材料的制備，曲面均勻可控，使其制備尺寸精確，且制備工藝簡單易行，適合大規(guī)模小面積曲面壓電復合材料的生產(chǎn)。
具體實施方式
本發(fā)明所列舉的實施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對本發(fā)明進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求保護的范圍內(nèi)。
本發(fā)明在制備曲面壓電復合材料的步驟如下：
步驟一，使用黏合劑將壓電陶瓷塊黏附于環(huán)氧玻璃布板上；
步驟二，沿將步驟一得到的完成品的壓電陶瓷塊面朝上，先沿平行X軸方向進行若干條等間距的切割，再沿平行Y軸方向進行若干條等間距的切割，形成縱橫相交的切割縫，并在所有切割縫內(nèi)澆注樹脂，使用樹脂為聚合彈性物，其材質(zhì)可以是聚氨酯或環(huán)氧樹脂；
步驟三，沿環(huán)氧玻璃布與壓電陶瓷塊中間的黏合劑部分，切除環(huán)氧玻璃布基底，并對壓電陶瓷塊進行打磨拋光，去除多余樹脂和黏合劑殘余；
步驟四，將步驟三所得的壓電復合材料的一面涂敷適量的溶劑，所使用的溶劑為有機溶劑，其材質(zhì)可以是丙酮、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、N,N二基酰胺、二甲亞砜中的一種或幾種；
步驟五，將步驟四所得的電復合材料在烘箱內(nèi)以20~160℃的溫度烘制0~24小時，烘制完成后得到曲面壓電復合材料。
在烘制過程中，有機溶劑會逐漸滲透進入切割縫隙內(nèi)的樹脂中，對樹脂進行溶脹作用，此時，溶脹后的樹脂會發(fā)生膨脹，對切割縫進行擴張，使得涂有有機溶劑的壓電陶瓷面出現(xiàn)擴展現(xiàn)象，而未涂有有機溶劑的另一面并不會產(chǎn)生形狀變化，這樣的一面擴展、一面不變會使整個壓電陶瓷塊出現(xiàn)曲面，從而得到曲面壓電復合材料。其中，控制有機溶劑的用量增減直接影響對樹脂的溶解作用的強弱，外在表現(xiàn)為曲面半徑的大??；而控制烘制時間的長短和烘制溫度的高低則可以控制有機溶劑對樹脂滲透深度的多少，和有機溶劑本身揮發(fā)速度的快慢，同樣的，外在表現(xiàn)為對曲面彎曲半徑的控制。即通過控制有機溶劑的用量、烘制時間的長短和烘制溫度的高低可以實現(xiàn)對曲面壓電復合材料彎曲半徑的控制。
本發(fā)明首次將有機溶劑對樹脂的溶脹作用用于制備曲面壓電復合材料，通過對溶劑使用量、烘制溫度、烘制時間的控制，可以實現(xiàn)不同弧度的曲面壓電復合材料的制備，曲面均勻可控。本發(fā)明的制備方法，制備尺寸精確、制備工藝簡單易行、適合大規(guī)模小面積生產(chǎn)。