压电阻尼结构复合材料设计与成套制备技术

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发布时间:2012-12-21   
【技术开发单位】武汉理工大学

  【技术简介】振动噪声问题几乎涉及到土木工程、高速铁路、国防建设等国民经济的所有领域。使用具有高损耗系数的聚合物是一种通用的减振降噪方法。但是,单一聚合物很难同时在宽的阻尼温度和频率范围内具有高的损耗因子;并且高损耗因子聚合物的模量低,难以适应材料结构功能一体化的发展趋势。因此,基于新的减振降噪原理的压电阻尼复合材料与约束阻尼结构材料逐渐成为阻尼材料领域的研究热点和重点。
  本技术利用压电材料与导电材料所产生的压电阻尼效应以及聚合物基体材料所产生的粘弹性耗能机制,设计出聚合物基体、压电相、导电相弥散均匀分布的压电阻尼复合材料,揭示了其压电阻尼机制和自适应阻尼特性。研制的压电阻尼复合材料,具有结构强度和阻尼性能兼优,且随载荷增大和频率升高,阻尼性能提高,具有自适应阻尼特征。
  本技术设计了压电相、导电相、聚合物复合材料体系与结构,通过物相优选、组成优化和制备工艺控制,研制出综合性能优异的压电阻尼复合材料,并赋予其自适应阻尼特性;实现了压电阻尼复合材料作为结构件在减振降噪结构中的工程应用;成功开启了压电阻尼复合材料及结构在船舶、高铁等交通运输行业中的工程应用先河。

  【技术特点】 
  (1)揭示了压电阻尼复合材料体系的阻尼、力学性能的相关性、规律性及自适应阻尼特性,掌握了强度、模量、损耗因子兼优并适应宽温宽频的结构阻尼复合材料的设计技术。
  (2)发明了一种改性环氧树脂的制备方法,优选并配制了协同作用的组合助剂,解决了制备过程的系列难题,获得了结构强度和阻尼性能兼优的压电阻尼结构复合材料。
  (3)开发了压电阻尼结构一体化复合材料的工业化成套技术,针对典型工程应用中存在的问题建立了专门工程化技术,开启了压电阻尼复合材料在减振降噪结构中工程应用的先河。

  【技术水平】技术水平属国内先进水平。主要技术指标:抗拉强度50~146MPa;拉伸模量2~2.96GPa;阻尼性能(-54~100℃、1~1000Hz范围内损耗因子>0.5);
  热变形温度≥100℃

  【可应用领域和范围】船舶、高铁等工程振动控制领域。

  【专利状态】已获得专利3项;

  【技术状态】小批量生产阶段

  【合作方式】技术转让  合作开发

  【投入需求】资金:200万元;场地:约100平米车间;设施:台秤、高速混合机、搅拌机、压力反应釜真空泵、空气压缩机。

  【预期效益】本项目已掌握了压电陶瓷-聚合物结构阻尼复合材料设计方法以及以材料制备与应用关键技术,形成完整的自主知识产权体系。本技术成果已应用于船舶、轨道交通等工程领域,生产技术和产品技术指标具有明显的先进性,技术总体达国际先进水平。已取得近500万元的直接经济效益。预期可实现经济效益1000万元/年。

  【联系方式】黄志雄  027-87860735



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