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Effect of Polymer-Ceramic Fibre Interphase Design on Coupling Factor in Low Fibre Volume Content Piezoelectric CompositesEfecto del diseño de la interfase polímero-fibra cerámica sobre el factor de acoplamiento en compuestos piezoeléctricos de bajo contenido en fibra

Resumen

En este trabajo, investigamos diferentes recubrimientos de polímeros de moléculas cortas en composites cerámicos-poliméricos piezoeléctricos con bajos contenidos de volumen de fibra. La modificación de la interfase entre la fibra piezoeléctrica de PZT (titanato de zirconato de plomo) y la matriz epoxi mejora así el factor de acoplamiento electromecánico para transductores de ultrasonidos 1-3 con bajo contenido de fibra. Se sabe que el factor de acoplamiento electromecánico puede aumentarse recubriendo previamente una fibra cerámica con un polímero blando intercalado [1-1-3]. En este trabajo, investigamos los denominados composites 1-1-1-3 compuestos por una fibra cerámica ferroeléctrica (núcleo), una capa de polímero blando (por ejemplo, ácidos grasos, amidas, ceras o aceites), una cubierta de resina epoxi y una matriz de resina epoxi. Algunas capas de polímeros blandos permitían el libre movimiento de las fibras ferroeléctricas reduciendo el bloqueo o la sujeción por parte de la matriz polimérica inactiva, lo que daba lugar a factores de acoplamiento electromecánico (kt) más elevados para los materiales compuestos con bajo contenido en volumen de fibras. Utilizando una capa intermedia a base de aceite, la constante dieléctrica puede aumentar considerablemente. Con la capa intermedia de parafina se pudo conseguir la menor tensión de empuje de las fibras; sin embargo, no se pudo observar ninguna correlación con el factor de acoplamiento.

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