【正文】 low material waste。作者要感謝Hong Pham女士提供的技術(shù)援助，以及材料研究實(shí)驗(yàn)所的Tomas Shrout博士，賓州州立大學(xué)所做的電器測量工作。表1比較了使用粉末制造商準(zhǔn)備好的那些被報(bào)道的用于模壓的5H壓電陶瓷樣品注射成型壓電陶瓷樣品的壓電和介電的性能。在燒結(jié)這些合成物型坯時(shí)沒有遇到任何控制重量減輕的問題，甚至是那些用于高頻超聲的高尺寸精度，高表面質(zhì)量的型坯。關(guān)鍵的參數(shù)包括：壓電陶瓷/裝夾工具之比，壓電元件的直徑和錐度，壓電陶瓷基本軸向厚度，工具表面的磨光，以及成型零件的脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因此，此方法在替代制造路線上提供了很大優(yōu)勢：復(fù)雜，能夠同時(shí)處理許多纖維的近似網(wǎng)狀；快速的生產(chǎn)能力(通常是一部分幾秒)；統(tǒng)計(jì)過程控制的兼容性；材料的低浪費(fèi)；有關(guān)傳感器設(shè)計(jì)的柔性(允許PZT中元素空間和形狀的變化)；以及在中量至大量之間的低成本。過程描述注塑成型被廣泛應(yīng)用于塑料行業(yè)作為一種較低成本、形狀復(fù)雜的迅速大規(guī)模生產(chǎn)。對(duì)于極其精密尺度的復(fù)合材料，纖維的直徑大約為20至100微米，長寬比大于5以滿足裝置性能需要的目標(biāo)。除了這種材料所展示出的性能優(yōu)勢，賓州州立大學(xué)的工作所凸顯的問題涉及合成物的大規(guī)模制造或者甚至以原型為目的。本文簡要概覽了陶瓷注射成型過程的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，并且記敘了制造壓電陶瓷/聚合物復(fù)合材料的步驟及方法論。注射成型壓電陶瓷的設(shè)備和應(yīng)用程序都是區(qū)別于傳統(tǒng)的材料的加工。這些是：(1)在通過聚合物封裝時(shí)大量的壓電陶瓷光纖的庫存和供給需求。因此，這些困難再加上額外的成型與處理龐大數(shù)量且無缺陷的極其精細(xì)的纖維的挑戰(zhàn)。此種方法最適合應(yīng)用于陶瓷小截面形狀，例如線程導(dǎo)向，以及無需燒結(jié)至很高密度的大而復(fù)雜的形狀，如渦輪機(jī)的葉片鑄造插入。一般來說，由于最初加工的高成本，陶瓷注射成型的方法是最適用于復(fù)雜形狀的構(gòu)成，需要低成本大批量。為了評(píng)估這些工藝參數(shù)而不承擔(dān)過多的工藝成本，一種工具的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟捎弥挥袃膳诺母髯?9個(gè)壓電陶瓷要素。 圖3 注射成型13預(yù)成型合成物 圖4 電子顯微鏡掃描PZT表面圖4說明了表面為壓模和作為燒結(jié)的纖維，顯示出大約10um寬的存在的淺的折線，這是在注射成型過程中特有的。當(dāng)燒結(jié)條件最優(yōu)于壓電陶瓷5H的條件，壓電和介電的性能都較所有材料有可比性。參考文獻(xiàn)[1] R. E. Newnham等著，《復(fù)合壓電式傳感器》，材料工程，第二卷，93106頁，1980年12月出版[2] C. Nakaya等著，IEEE超音波專業(yè)座談會(huì)，1985年十月1618日。 flexibility with respect to transducer design (allows variation in PZT element spacing and shape)。 patibility with statistical process control。致謝 這項(xiàng)工作由海軍研究事務(wù)所的Stephen 。回收復(fù)合物和成型的材料似乎是完全可行的，并且結(jié)果大大提高材料的利用率。最后，燒壞的粘合劑被燒結(jié)在一個(gè)理論值在9798%的富含氧化鉛的氣體中。圖2c所示如何配置個(gè)別的預(yù)加工的成品以形成大批生產(chǎn)在實(shí)踐中，材料和成型參數(shù)必須最優(yōu)化并成型工具的設(shè)計(jì)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)在成型后完整的脫模。一旦型腔移除，隨后點(diǎn)火，極化并且環(huán)氧樹脂的封裝過程是和那些常規(guī)壓電陶瓷/復(fù)合材料類似。除了這個(gè)優(yōu)勢，該方法使得比那些以前的設(shè)想具有更復(fù)雜陶瓷元素幾何的復(fù)合傳感器成為可能，以致產(chǎn)生了為提高聲阻抗匹配性的更高的設(shè)計(jì)柔性以及橫向模式的取消。另外的一項(xiàng)探索技術(shù)涉及復(fù)制多孔織物已經(jīng)有適當(dāng)?shù)倪B通性。 賓州州立大學(xué)復(fù)合物的制備是通過在一個(gè)跳汰機(jī)和封裝環(huán)氧樹脂中手調(diào)擠壓壓電陶瓷棒，之后限制適當(dāng)?shù)暮穸炔O化陶瓷。作為美國海軍研究局的資助計(jì)劃的一部分，旨在開發(fā)針對(duì)這些合成物且具有成本效益制造技術(shù)，材料系統(tǒng)正在尋求一種陶瓷制造方法的注射成型。緒論壓電陶瓷/聚合物復(fù)合材料提供了設(shè)計(jì)的多功能性和性能優(yōu)勢，在遙感和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方面都超越單獨(dú)的陶瓷與聚合物的壓電材料。(2)在極化過程中發(fā)生率高的介電擊穿是起于在一個(gè)典型的大型陣列遇到一個(gè)或多個(gè)有缺陷的纖維的顯著概率。最近，西門子公司的研究人員表明非常精密尺度的復(fù)合材料可以通過一種不定的模具技術(shù)來制造。最近，這種方法已被研究用作生產(chǎn)熱發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件的技術(shù)。 圖1 注射成型過程流程 圖2 制作合成物的預(yù)成型方法 合成物的制造及評(píng)價(jià)制造13壓電復(fù)合材料的方法如圖2a所示，這闡述了使用一個(gè)完整的陶瓷胚型到纖維定位作用的壓電陶瓷預(yù)先成型的概念。每一行的要素都包括三個(gè)錐角(0，1和2度)以及兩個(gè)直徑()。那個(gè)沿其長度方向顯現(xiàn)出微小孔型設(shè)計(jì)的纖維取決于從工具中的脫模過程。當(dāng)壓電陶瓷5H的原料物質(zhì)被考慮到受注射成型設(shè)備污染鐵的敏感性，這些有關(guān)的測量方法對(duì)于這種注射成型的壓電陶瓷材料可以忽略這類污染。P634[3] S. D. Darrah等著，《大面積壓電復(fù)合材料》關(guān)于活性物質(zhì)和構(gòu)造的ADPA會(huì)議，亞歷山德里亞，十一月48日，1991年，埃德。 and low cost in moderate to high volumes. In general, because of the high initial tooling cost, the ceramics injection molding process is best applied to plexshaped ponents which require low cost in high volumes. Figure 1 : Injection Molding Process Route. Figure 2: Preform Approach to Composite Fabrication.Composite Fabrication and EvaluationThe approach taken to fabricate 13 piezoelectric posites is shown in Figure 2a, which illustrates a PZT ceramic preform concept in which fiber positioning is achieved using a comolded integral ceramic base. After polymer encapsulation the ceramic base is removed by grinding. Aside from easlng the handling of many fibers, this preform approach allows broad latitude in the selection of piezoelectric ceramic element geometry for posite performance optimization. Tool design is important for successful injection molding of piezoelectric posites. The approach shown in Figure 2b uses shaped tool inserts to allow changes in part design without incurring excessive retooling costs. Figure 2c shows how individual preforms are configured to form larger arraysIn practice, material and molding parameters must be optimized and integrated with injection molding tool design to realize