[发明专利]一种基于压电复合材料的传感/激励器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于压电复合材料的传感/激励器，其特征在于：包括压电复合材料、正电极总成、负电极总成、上表面保护膜和下表面保护膜；所述的压电复合材料包括多个横向间距和纵向间距分别一致的阵列微压电单元，阵列微压电单元横向间距间布置有多根长度与阵列微电压单元纵向长度一致的粘结纤维，阵列微压电单元和粘结纤维纵向间距间布置有多根正负交替的正导电纤维和负导电纤维，阵列微压电单元外围布置有加固框；所述的正电极总成电路末端设有正极矩形焊盘；所述的负电极总成电路末端设有负极矩形焊盘；所述的上表面保护膜在负极矩形焊盘和正极矩形焊盘处设有裸露缺口。

2.根据权利要求1所述的压电复合材料传感/激励器，其特征在于：所述正电极总成为银或金溅射电路，各电路分支与其位置相对应的正导电纤维接触面完全粘合，可无阻值电荷运动，所述正电极总成与加固框和粘结纤维接触面完全粘合，三者间绝缘无电荷运动。

3.根据权利要求1所述的压电复合材料传感/激励器，其特征在于：所述负电极总成为银或金溅射电路，各电路分支与其位置相对应的负导电纤维接触面完全粘合，可无阻值电荷运动，所述负电极总成与加固框和粘结纤维接触面完全粘合，三者间绝缘无电荷运动。

4.根据权利要求1所述的压电复合材料传感/激励器，其特征在于：所述上表面保护膜和下表面保护膜为聚醯亚胺绝缘涂层，分别与压电复合材料上下表面完全粘合。

5.根据权利要求1所述的压电复合材料传感/激励器，其特征在于：所述阵列微压电单元材质为高d33和g33值的压电陶瓷材料，其极化方向为纵向方向正导电纤维指向负导电纤维，在其极化方向上具有较高正压电效应和逆压电效应。

6.根据权利要求1所述的压电复合材料传感/激励器，其特征在于：所述粘结纤维材质为柔性环氧树脂，与阵列微压电单元接触面无缝粘结；所述正导电纤维和负导电纤维材质为热固性导电银胶，固化后硬度与压电陶瓷相当，具有无阻值导电功能，与阵列微压电单元接触面无缝粘结；所述加固框材质为柔性环氧树脂，与各接触面无缝粘结并固锁于框内。

7.根据权利要求1所述的压电复合材料传感/激励器，其特征在于：压电复合材料传感/激励器整体结构具有横向较大柔性和纵向一定柔性。

8.一种基于压电复合材料的传感/激励器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将整块压电陶瓷切出薄片，在薄压电陶瓷表面横向非贯穿等距切割多条粘结纤维槽，并在槽内填注柔性环氧树脂；待固化后在薄压电陶瓷表面纵向非贯穿等距切割多条导电纤维槽，并在槽内填注热固性导电银胶；待固化后在薄压电陶瓷外围填注柔性环氧树脂，固化后形成加固框；整体上下表面研磨去除非贯穿压电陶瓷层，磨至所需厚度；

在加固框上表面和部分正负导电纤维处刻蚀正负电极总成图样所需深度，在刻蚀图样上采用等离子溅射出等厚正负电极总成，掩盖正负极矩形焊盘，上下表面等厚刷涂聚醯亚胺绝缘保护层；

根据阵列压电单元纵向单元长度L(mm)，采用电压计算公式V=2000×L(V)对正负极矩形焊盘加载极化电压，保压20分钟对阵列压电单元进行极化，形成基于压电复合材料的传感/激励器。

9.根据权利要求8所述的压电复合材料传感/激励器的制备方法，其特征在于：所述阵列压电单元纵向单元长度L可根据传感/激励信号波长适应性求取，粘结纤维槽宽可根据横向方向柔度适应性求取。

10.根据权利要求8所述的压电复合材料传感/激励器的制备方法，其特征在于：所述压电复合材料的厚度可取0.1-1mm不等；所述上下表面保护膜厚度可取0.01-0.05mm不等。