激光3D打印压电器件

**章绪论11.1引言11.2选择性激光烧结技术31.2.1SLS技术的成型方式和优势31.2.2SLS技术的烧结机理41.2.2.1固相烧结机理41.2.2.2化学诱导烧结机理61.2.2.3液相烧结机理61.2.2.4完全融化机理91.2.3SLS技术的发展概况91.2.4SLS加工成型材料111.2.4.1SLS用聚合物材料121.2.4.2聚合物复合材料在SLS加工中的研究进展151.2.5SLS用聚合物及其复合材料粉体的制备171.2.5.1机械粉碎法181.2.5.2溶剂法181.2.5.3相分离法201.3压电材料211.3.1压电材料简介211.3.2聚合物陶瓷压电复合材料221.3.2.1聚合物陶瓷压电复合材料分类221.3.2.20-3型聚合物陶瓷压电复合材料231.3.30-3型聚合物陶瓷压电复合材料面临的挑战261.4本文研究意义、主要内容和创新点261.4.1研究意义261.4.2主要研究内容271.4.3本文创新点28参考文献29第二章压电器件的制备技术及分析检测562.1主要实验原料及试剂 562.2主要实验设备562.3样品制备582.3.1纯PA11粉体的制备582.3.1.1片状和棒状尼龙11粉体的制备582.3.1.2块状尼龙11粉体的制备582.3.2PA11BaTiO3压电复合粉体的制备592.3.3PA11BaTiO3压电复合球形粉体的制备592.3.4PA11及PA11BaTiO3粉体的SLS加工592.3.4.1棒状和块状尼龙11粉体的SLS单层烧结实验592.3.4.2PA11BaTiO3压电复合粉体的SLS加工592.4测试和表征602.4.1扫描电镜(SEM)602.4.2颗粒粒度粒形测试602.4.3休止角测试602.4.4堆积密度测试612.4.5FT4粉体流变仪测试612.4.5.1剪切测试612.4.5.2粉体的稳定性和流动速率测试612.4.5.3粉体的固结特性测试622.4.5.4粉体的透气性测试622.4.5.5粉体的流化测试622.4.6积分球测试622.4.7红外热成像测试622.4.8尺寸精度622.4.9力学性能测试632.4.10X射线衍射(XRD) 632.4.11差示扫描量热(DSC)632.4.12激光拉曼光谱(Raman)632.4.13傅里叶变换红外光谱(FT-IR)632.4.14X射线光电子能谱(XPS)642.4.15动态流变性能642.4.16孔隙率测试642.4.17介电性能测试642.4.18压电性能测试65参考文献66第三章不同粉体的流动和堆积特性及与激光的作用关系673.1引言67主要实验原料及试剂683.2颗粒尺寸和几何形状对粉体流动和堆积特性的影响683.2.1粉体颗粒的粒径及粒径分布683.2.2粉体颗粒的微观形貌693.2.3粉体颗粒的几何特征703.2.3.1粉体颗粒的扁平度-球形度723.2.3.2粉体颗粒的圆角度-圆形度743.2.3.3粉体颗粒的固性773.2.4颗粒的几何特征参数对粉体初始流动特性的影响773.2.4.1颗粒几何特征参数对粉体初始流动特性的影响773.2.4.2颗粒几何特征参数对粉体初始流动特性影响的理论分析823.2.5颗粒的几何特征参数对粉体稳定性和流动动力学的影响853.2.6颗粒的几何特征参数对粉体固结特性的影响 903.2.7颗粒的几何特征参数对粉体透气性的影响913.3粉体颗粒的尺寸和几何形状对激光烧结的影响923.3.1CO2激光器激光的特性923.3.2激光与物质间的相互作用933.3.2.1高分子粉体与激光的热耦合933.3.2.2不同颗粒几何特征的粉体对激光的吸收943.4颗粒的尺寸和几何形状对烧结件尺寸精度和力学性能的影响993.4.1颗粒的尺寸和几何形状对烧结件尺寸精度的影响993.4.2颗粒的尺寸和几何形状对烧结件力学性能的影响1003.5本章小结101参考文献103第四章基于固相剪切碾磨和球形化技术制备适用于SLS加工的PA11BaTiO3压电球形粉体1084.1引言1084.2固相剪切碾磨制备PA11BaTiO3复合材料的结构研究1094.2.1复合粉体及复合材料的微观结构1094.2.2复合粉体的晶体结构1114.2.3复合粉体的熔融和结晶性能1124.2.4复合粉体的流变性能1134.2.5复合粉体的SLS加工性能1154.3PA11BaTiO3复合粉体的球形化1164.3.1球形化方法的提出1164.3.1.1高分子相分离机理分析 1164.3.1.2PA11和高沸点溶剂在高温条件下界面张力的理论计算1184.3.1.3PA11熔体在高沸点溶剂A中球形化的机理1204.3.2PA11BaTiO3复合粉体球形化过程1214.3.3PA11BaTiO3复合粉体在高沸点溶剂A中的稳定性1224.3.4固含量对复合粉体球形化效果的影响1234.3.4.1复合粉体在不同固含量下的微观形貌1234.3.4.2复合粉体在不同固含量下的球形度1244.3.4.3复合粉体在不同固含量下的圆角度-圆度1254.3.5温度对复合粉体球形化效果的影响1264.3.5.1复合粉体在不同处理温度下的微观形貌1264.3.5.2复合粉体在不同处理温度下的球形度1284.3.5.3复合粉体在不同处理温度下的圆角度-圆度1284.3.6球化时间对复合粉体球形化效果的影响1294.3.6.1复合粉体在不同处理时间下的微观形貌1294.3.6.2复合粉体在不同处理时间下的球形度1314.3.6.3复合粉体在不同处理时间下的圆角度-圆度1324.3.7球形化前后复合粉体的结构及形态1324.3.7.1球形化前后复合粉体的FTIR分析 1324.3.7.2球形化前后复合粉体的X-射线光电子能谱(XPS)分析1334.3.7.3球形化前后复合粉体的XRD分析1364.3.7.4球形化前后复合粉体的熔融及结晶行为1364.3.7.5球形化前后复合粉体的粒径1374.3.7.6球形化后复合粉体的内部结构1374.3.8球形化前后复合粉体的流动和堆积特性1384.3.8.1球形化前后复合粉体的初始流动特性1384.3.8.2球形化前后复合粉体的稳定性和流动动力学的影响1404.3.8.3球形化前后复合粉体的固结特性1414.3.8.4球形化前后复合粉体的透气性1414.3.8.5球形化前后复合粉体的流化特性1424.3.8.6球形化前后复合粉体的自由流动和堆积特性1434.3.9高填充量的PA11BaTiO3复合粉体的球形化1454.4PA11BaTiO3复合粉体的SLS加工及性能1464.4.1PA11BaTiO3复合粉体的SLS加工1464.4.2PA11BaTiO3复合材料的介电性能1474.4.3PA11BaTiO3复合材料的压电性能1484.4.4PA11BaTiO3复合材料的力学性能 1494.5本章小结149参考文献151第五章选择性激光烧结制备PA11BaTiO3压电制件1565.1引言1565.2SLS加工制备PA11BaTiO3压电制件1565.2.1PA11BaTiO3压电制件的制备1565.2.2压电制件的电学信号输出及采集原理1575.3调控激光能量密度优化PA11BaTiO3压电制件的输出性能1585.3.1不同激光能量密度下压电制件的微观结构1585.3.2不同激光能量密度下压电制件的孔隙率1595.3.2不同激光能量密度下压电制件的介电性能1605.3.3不同激光能量密度下压电制件的开路电压和短路电流1625.3.4不同加速度下压电制件的开路电压和短路电流1635.3.5压电制件的电压输出机理1645.4通过结构设计优化PA11BaTiO3压电制件的输出性能1655.4.1多孔压电制件的结构设计1655.4.2SLS制备的多孔PA11BaTiO3压电制件的外观质量1665.4.3SLS制备的多孔PA11BaTiO3压电制件的输出性能1675.4.4SLS制备的多孔PA11BaTiO3压电制件的应用测试1695.5其它几何结构的压电制件的输出性能 1695.5.1其它几何结构的压电制件的开路电压和短路电流1695.5.2柱式结构的压电制件的应用性能1705.5.3柱式结构的压电制件的耐久性1715.6本章小结172参考文献173第六章结论与展望175