CN107706300A - 一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法 - Google Patents
一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107706300A CN107706300A CN201710634986.1A CN201710634986A CN107706300A CN 107706300 A CN107706300 A CN 107706300A CN 201710634986 A CN201710634986 A CN 201710634986A CN 107706300 A CN107706300 A CN 107706300A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- cable
- layer
- piezoelectric material
- pressure detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910003781 PbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 10
- QRRWWGNBSQSBAM-UHFFFAOYSA-N alumane;chromium Chemical compound [AlH3].[Cr] QRRWWGNBSQSBAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 9
- 125000005420 sulfonamido group Chemical group S(=O)(=O)(N*)* 0.000 claims abstract description 9
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 31
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 18
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 15
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 12
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 8
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 229940034610 toothpaste Drugs 0.000 claims description 3
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001458 anti-acid effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- CHBCHAGCVIMDKI-UHFFFAOYSA-N [F].C=C Chemical compound [F].C=C CHBCHAGCVIMDKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020112 Hirsutism Diseases 0.000 description 1
- 229920006266 Vinyl film Polymers 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- -1 meanwhile Chemical compound 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/852—Composite materials, e.g. having 1-3 or 2-2 type connectivity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
- H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
- H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
- H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
- H01B7/2806—Protection against damage caused by corrosion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
- H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
- H01B7/326—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks comprising pressure sensing means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
- H01B7/428—Heat conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/085—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining
- H10N30/086—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining by polishing or grinding
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/092—Forming composite materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
- H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法，该复合压电材料由以下重量份原材料制成：含溶质30‑35份的聚偏氟乙烯溶液、(改性PbTiO3)3份‑5份、[Pb(Zr0.3Ti0.7)O3]2份‑3份、石墨烯3份‑5份、磺酰氨基附着力促进剂0.5份‑1份、{Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3}8份‑10份、铝铬中间合金锭10份‑15份。本发明的电缆外部压力检测用复合压电材料抗酸、碱、盐雾、大气腐蚀、耐高温、机械性能好、抗冲击能力强。
Description
技术领域
本发明涉及电气材料领域，尤其涉及一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法。
背景技术
电缆用以传输电(磁)能，信息和实现电磁能转换的线材产品，在现代工业及人们的日常生活中发挥着极其重要的作用，因此，电缆的经常失效也会带来很大的负面影响，而随着现代电缆应用得更加广泛，因此产生的失效案例也比比皆是。
电缆失效尽管看上去好像有很多原因，但是实际上95％以上的电缆都是由于以下三个原因而失效：1、机械损伤：电缆的外护套经常被撕裂或压裂，没有开裂的护套表面有毛边或磨擦痕迹；护套外部无损伤痕迹，但是电缆内部的导线绝缘层出现部分或全部破裂。如不是完全失效，将导致漏电，跳闸和停机可能产生原因分析：尖锐的岩石、矿山塌方、绞车电缆卷筒边缘锋利和超负荷。2、弯曲半径超出推荐值：当电缆被弯曲且其弯曲半径远小于制造商推荐的弯曲半径时，电缆内部元件容易形成机械损伤。
3、拧结：拧结最初是由结环造成的，大多数情况下是在从固定的卷筒上″拉拽″电缆时发生的，并且不易解除。拧结会导致永久性的″弱点″。
事实上，我们可以发现，这三种失效原理，均可以通过在电缆表面设置较长距离的线型压力检测装置来预防或失效后寻找失效点，但现有技术中，由于压电材料本身居里温度的限制及几乎所有敏感的压电材料均为晶体，脆性大而膨胀系数小，导致与电缆的使用环境完全无法匹配。电缆表面一直暴露在外界，且受风力等机械力很多且无规律，因此，现有技术中无法应对酸、碱、盐雾、大气腐蚀及低强度、不耐冲击的常规压电材料根本无法实现对电缆表面力的实时监控。
因此，市场上需要一种抗酸、碱、盐雾、大气腐蚀、耐高温、机械性能好、抗冲击能力强的复合压电材料。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种抗酸、碱、盐雾、大气腐蚀、耐高温、机械性能好、抗冲击能力强的电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种电缆外部压力检测用复合压电材料，由以下重量份原材料制成：含溶质30-35份的聚偏氟乙烯溶液、(改性PbTiO3)3份-5份、[Pb(Zr0.3Ti0.7)O3]2份-3份、石墨烯3份-5份、磺酰氨基附着力促进剂0.5份-1份、{Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3}8份-10份、铝铬中间合金锭10份-15份。
上述的电缆外部压力检测用复合压电材料中，所述改性PbTiO3具体为通过Ca、Co改性的抗振动PbTiO3晶体。
一种制造电缆外部压力检测用复合压电材料的方法，包括以下步骤：
1)生产前准备
①将石墨烯、改性PbTiO3、Pb(Zr0.3Ti0.7)O3磨制为粒径10μm-20μm的粉末，并混合均匀，获得混合粉末；
②将Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3制成厚度0.1mm-0.2mm、宽度1.0mm-1.2mm的晶带；
③将磺酰氨基附着力促进剂混入聚偏氟乙烯溶液中，获得混合溶液A；
④准备外径尺寸与电缆一致的仿电缆不锈钢工装；
2)基层制备
①将混合溶液A加热至40℃-50℃，减少水份至溶液浊化；
②升温至70℃-80℃；
③将仿电缆不锈钢工装一端浸入浊化后的溶液，并连续地以10cm/min-12cm/min速度均匀移动至整根仿电缆不锈钢工装浸渍完毕；
3)压电层制备
①将2)中步骤③获得的浸渍后电缆静置3min-4min，然后将1)中步骤②获得的晶带沿与仿电缆不锈钢工装轴线平行的方向呈直线形粘贴在半固化的基层表面，待基层完全固化，即获得压电层与基层的复合结构；
4)功能层制备
①将1)中步骤①获得的混合粉末加入2)中步骤③浸渍完毕后剩余的浊化溶液内，并搅拌均匀，获得待用功能浊液；
②将待用功能浊液在室温下静置，至待用功能浊液呈粘稠糊状，获得功能层原胶；
③将功能层原胶以挤牙膏的方式呈直线状均匀地固化在压电层的晶带表面，保持晶带始终处于功能层原胶中部；
④待功能层原胶彻底干结后，采用机械方法对功能层原胶的两侧及顶部进行规则去除，最终获得宽3mm-4mm、厚1.5mm-1.8mm的功能层；
5)保护层制备
①将铝铬中间合金锭通过等离子体物理气相沉积方法定向固化到功能层表面，至厚度0.2mm-0.25mm；
②采用电抛光方法对物理气相沉积的铝铬合金层进行抛光及表面活化；
③采用微弧氧化设备，在500V-520V电压、0.02A/m3-0.03A/m3电流、20℃-25℃的工艺条件下对铝铬合金层进行微弧氧化处理，去除工装后即获得所需电缆外部压力检测用复合压电材料。
本发明在需要贴合在待测电缆表面使用时需用专用局部热融工具焊合在电缆表面，结合强度可达35MPa-40MPa。
与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：利用聚偏氟乙烯缓慢析出凝固的特性，先以较稀的聚偏氟乙烯涂抹在玻璃工装表面，这样获得的干结在玻璃工装表面的聚偏氟乙烯与工装间结合更紧，也更稳定；在表面未完全固化前嵌入抗高温耐疲劳的高敏感压电材料Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3，一方面使整体成型的压电材料与基层的聚偏氟乙烯结合紧密并可获得仍具有流体性质的聚偏氟乙烯的有效补缩，结合力更好且更致密；之所以以石墨烯、改性PbTiO3、Pb(Zr0.3Ti0.7)O3固化在聚偏氟乙烯胶体里的结构为功能层，是由于改性PbTiO3(对瞬时受力更为敏感)、Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(对热胀冷缩带来的表面张力长时间变化测量更加精确)本身压电性能优越但成型困难，同时居里温度较低，结合石墨烯共同固化在聚偏氟乙烯胶体内，是由于聚偏氟乙烯胶体本身也具有一定的压电性能，结合具有超高敏感的改性PbTiO3和Pb(Zr0.3Ti0.7)O3，在石墨烯的导热散热作用下在常温下使用时不易发生老外或过温失效，同时，石墨烯是现有已知材料中比强和韧性最好的材料，同时也是电的优良导体，因此在本发明中起到不影响导电性能的情况下提供足够的强度支撑及抗破损能力的作用，同时由于石墨烯的电学特性，可以明显减少紊流的发生，提升输电的质量，减少电涌，再然后由于其优良的磁学性能(特别是对高周波磁场具有极好适应性，同时能引导磁力线的方向)，可以在很大重度上规避散乱磁场对本发明电学性能的影响，同时使本发明的韧性和拉伸比大大提高，除此之外，石墨烯还有高导热的特点，可以提升本发明的散热性能，保持性能稳定。另一方面是由于采用了电抛光(去除金属的表面钝化层，并活化其表面，常规技术中用于去除钝化膜或去除锈蚀)使铝铬合金表面能大大增加，因此使微弧氧化层更致密，结合力更强；本发明并不是简单的多功能层机械叠加，这是在于本发明的五层各具功能的分层是以一种巧妙的方式有机结合并形成了一个功能稳定、量程精确的整体，具体原理为：基层的聚偏氟乙烯膜内集成有磺酰氨基附着力促进剂，这是在聚偏氟乙烯膜与电缆表面橡胶体间增粘的最佳粘合剂，但在本发明的工艺方法中，它并不会增加聚偏氟乙烯膜与玻璃工装的结合力，这就大大方便了生产，同时有它的存在，基层与压电层的晶体及与基层基材同源的功能层(同样以聚偏氟乙烯膜为基体)结合力均超过聚偏氟乙烯膜本身的自结合力，考虑到使用在电缆上时粘合面积很大，可以长时保持状态并避免脱落；由于电缆本身的热膨胀系数据是明显高于压电材料的，所以基层的聚偏氟乙烯膜还起到了至关重要的缓冲作用，克服了现有技术中的压电材料无法长距离用于电缆表面力测量的技术问题；但如果没有最外层的防护层，本发明也将和现有技术一样难心避免在高振动、高冲击的机械能环境内和饱含高能射线及氧气的大气环境内因开裂、老化而失效，保护层所采用的工艺都不会导致本发明的压电感应部分在生产中因升温或氧化而失效(定向等离子物理气相沉积发生在真空环境内，基体升温较小，微弧氧化发生在20℃-25℃水浴环境下，更不会发生材料变性等问题)，同时由于微弧氧化层本身极耐大气和盐雾腐蚀，又具有相当的强度及耐磨性，使得本发明普适性更好，也更坚固耐用；本发明的固有缺陷是，在需要贴合在待测电缆表面使用时需用专用局部热融工具焊合在电缆表面，与电缆间的结合强度约35MPa-40MPa。
具体实施方式
实施例1
一种电缆外部压力检测用复合压电材料，由以下重量份原材料制成：含溶质30的聚偏氟乙烯溶液、通过Ca、Co改性的抗振动PbTiO3晶体5份、[Pb(Zr0.3Ti0.7)O3]3份、石墨烯5份、磺酰氨基附着力促进剂1份、{Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3}10份、铝铬中间合金锭15份。
一种制造电缆外部压力检测用复合压电材料的方法，包括以下步骤：
1)生产前准备
①将石墨烯、改性PbTiO3、Pb(Zr0.3Ti0.7)O3磨制为粒径10μm的粉末，并混合均匀，获得混合粉末；
②将Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3制成厚度0.1mm、宽度1.2mm的晶带；
③将磺酰氨基附着力促进剂混入聚偏氟乙烯溶液中，获得混合溶液A；
④准备外径尺寸与电缆一致的仿电缆不锈钢工装；
2)基层制备
①将混合溶液A加热至40℃，减少水份至溶液浊化；
②升温至70℃；
③将仿电缆不锈钢工装一端浸入浊化后的溶液，并连续地以10cm/min速度均匀移动至整根仿电缆不锈钢工装浸渍完毕；
3)压电层制备
①将2)中步骤③获得的浸渍后电缆静置4min，然后将1)中步骤②获得的晶带沿与仿电缆不锈钢工装轴线平行的方向呈直线形粘贴在半固化的基层表面，待基层完全固化，即获得压电层与基层的复合结构；
4)功能层制备
①将1)中步骤①获得的混合粉末加入2)中步骤③浸渍完毕后剩余的浊化溶液内，并搅拌均匀，获得待用功能浊液；
②将待用功能浊液在室温下静置，至待用功能浊液呈粘稠糊状，获得功能层原胶；
③将功能层原胶以挤牙膏的方式呈直线状均匀地固化在压电层的晶带表面，保持晶带始终处于功能层原胶中部；
④待功能层原胶彻底干结后，采用机械方法对功能层原胶的两侧及顶部进行规则去除，最终获得宽4mm、厚1.5mm的功能层；
5)保护层制备
①将铝铬中间合金锭通过等离子体物理气相沉积方法定向固化到功能层表面，至厚度0.2mm；
②采用电抛光方法对物理气相沉积的铝铬合金层进行抛光及表面活化；
③采用微弧氧化设备，在500V电压、0.02A/m3电流、20℃的工艺条件下对铝铬合金层进行微弧氧化处理，去除工装后即获得所需电缆外部压力检测用复合压电材料。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种电缆外部压力检测用复合压电材料，由以下重量份原材料制成：含溶质35份的聚偏氟乙烯溶液、(改性PbTiO3)3份、[Pb(Zr0.3Ti0.7)O3]2份、石墨烯3份、磺酰氨基附着力促进剂0.5份、{Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3}8份、铝铬中间合金锭10份。
一种制造电缆外部压力检测用复合压电材料的方法，包括以下步骤：
1)生产前准备
①将石墨烯、改性PbTiO3、Pb(Zr0.3Ti0.7)O3磨制为粒径20μm的粉末，并混合均匀，获得混合粉末；
②将Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3制成厚度0.2mm、宽度1.0mm的晶带；
2)基层制备
①将混合溶液A加热至50℃，减少水份至溶液浊化；
②升温至80℃；
③将仿电缆不锈钢工装一端浸入浊化后的溶液，并连续地以12cm/min速度均匀移动至整根仿电缆不锈钢工装浸渍完毕；
3)压电层制备
①将2)中步骤③获得的浸渍后电缆静置3min，然后将1)中步骤②获得的晶带沿与仿电缆不锈钢工装轴线平行的方向呈直线形粘贴在半固化的基层表面，待基层完全固化，即获得压电层与基层的复合结构；
4)功能层制备
④待功能层原胶彻底干结后，采用机械方法对功能层原胶的两侧及顶部进行规则去除，最终获得宽3mm、厚1.8mm的功能层；
5)保护层制备
①将铝铬中间合金锭通过等离子体物理气相沉积方法定向固化到功能层表面，至厚度0.25mm；
③采用微弧氧化设备，在520V电压、0.03A/m3电流、25℃的工艺条件下对铝铬合金层进行微弧氧化处理，去除工装后即获得所需电缆外部压力检测用复合压电材料。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种电缆外部压力检测用复合压电材料，其特征在于由以下重量份原材料制成：含溶质30-35份的聚偏氟乙烯溶液、(改性PbTiO3)3份-5份、[Pb(Zr0.3Ti0.7)O3]2份-3份、石墨烯3份-5份、磺酰氨基附着力促进剂0.5份-1份、{Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3}8份-10份、铝铬中间合金锭10份-15份。
2.根据权利要求1所述的电缆外部压力检测用复合压电材料，其特征在于：所述改性PbTiO3具体为通过Ca、Co改性的抗振动PbTiO3晶体。
3.一种制造电缆外部压力检测用复合压电材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)生产前准备
①将石墨烯、改性PbTiO3、Pb(Zr0.3Ti0.7)O3磨制为粒径10μm-20μm的粉末，并混合均匀，获得混合粉末；
②将Pb0.95Cr0.02Ca0.03[(Ni1/3Nb2/3)0.5·Zr0.2·Ti0.3]O3制成厚度0.1mm-0.2mm、宽度1.0mm-1.2mm的晶带；
③将磺酰氨基附着力促进剂混入聚偏氟乙烯溶液中，获得混合溶液A；
④准备外径尺寸与电缆一致的仿电缆不锈钢工装；
2)基层制备
①将混合溶液A加热至40℃-50℃，减少水份至溶液浊化；
②升温至70℃-80℃；
③将仿电缆不锈钢工装一端浸入浊化后的溶液，并连续地以10cm/min-12cm/min速度均匀移动至整根仿电缆不锈钢工装浸渍完毕；
3)压电层制备
①将2)中步骤③获得的浸渍后电缆静置3min-4min，然后将1)中步骤②获得的晶带沿与仿电缆不锈钢工装轴线平行的方向呈直线形粘贴在半固化的基层表面，待基层完全固化，即获得压电层与基层的复合结构；
4)功能层制备
①将1)中步骤①获得的混合粉末加入2)中步骤③浸渍完毕后剩余的浊化溶液内，并搅拌均匀，获得待用功能浊液；
②将待用功能浊液在室温下静置，至待用功能浊液呈粘稠糊状，获得功能层原胶；
③将功能层原胶以挤牙膏的方式呈直线状均匀地固化在压电层的晶带表面，保持晶带始终处于功能层原胶中部；
④待功能层原胶彻底干结后，采用机械方法对功能层原胶的两侧及顶部进行规则去除，最终获得宽3mm-4mm、厚1.5mm-1.8mm的功能层；
5)保护层制备
①将铝铬中间合金锭通过等离子体物理气相沉积方法定向固化到功能层表面，至厚度0.2mm-0.25mm；
②采用电抛光方法对物理气相沉积的铝铬合金层进行抛光及表面活化；③采用微弧氧化设备，在500V-520V电压、0.02A/m3-0.03A/m3电流、20℃-25℃的工艺条件下对铝铬合金层进行微弧氧化处理，去除工装后即获得所需电缆外部压力检测用复合压电材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710634986.1A CN107706300B (zh) | 2017-07-29 | 2017-07-29 | 一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710634986.1A CN107706300B (zh) | 2017-07-29 | 2017-07-29 | 一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107706300A true CN107706300A (zh) | 2018-02-16 |
| CN107706300B CN107706300B (zh) | 2020-12-15 |
Family
ID=61170802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710634986.1A Active CN107706300B (zh) | 2017-07-29 | 2017-07-29 | 一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107706300B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1030330A (zh) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | 法国石油研究所 | 包括多个敏感同轴元件的压电换能器 |
| CN1250158A (zh) * | 1998-08-05 | 2000-04-12 | 松下电器产业株式会社 | 压电式压力传感器 |
| JP2008078640A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-04-03 | Cluster Technology Co Ltd | 積層型圧電素子 |
| JP2008151638A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ケーブル状圧力センサ |
| CN201298564Y (zh) * | 2008-10-27 | 2009-08-26 | 安徽新亚特电缆集团有限公司 | 电缆线型高分子灵敏压电传感器 |
| CN103776567A (zh) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 基于摩擦电的压力感应电缆 |
| CN103811654A (zh) * | 2012-11-15 | 2014-05-21 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 具有压电效应的压电电缆及其制备方法和用途 |
-
2017
- 2017-07-29 CN CN201710634986.1A patent/CN107706300B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1030330A (zh) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | 法国石油研究所 | 包括多个敏感同轴元件的压电换能器 |
| CN1250158A (zh) * | 1998-08-05 | 2000-04-12 | 松下电器产业株式会社 | 压电式压力传感器 |
| JP2008078640A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-04-03 | Cluster Technology Co Ltd | 積層型圧電素子 |
| JP2008151638A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ケーブル状圧力センサ |
| CN201298564Y (zh) * | 2008-10-27 | 2009-08-26 | 安徽新亚特电缆集团有限公司 | 电缆线型高分子灵敏压电传感器 |
| CN103776567A (zh) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 基于摩擦电的压力感应电缆 |
| CN103811654A (zh) * | 2012-11-15 | 2014-05-21 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 具有压电效应的压电电缆及其制备方法和用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107706300B (zh) | 2020-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Menini et al. | Highly resistant icephobic coatings on aluminum alloys | |
| Haftbaradaran et al. | Method to deduce the critical size for interfacial delamination of patterned electrode structures and application to lithiation of thin-film silicon islands | |
| WO2012164723A1 (ja) | 全固体電池の製造方法 | |
| CN109084674B (zh) | 一种在复合材料表面制备石墨烯传感器的方法 | |
| US20100310932A1 (en) | Flexible packaging device of a microbattery | |
| BR112014026684B1 (pt) | método para produzir uma chapa metálica e chapa metálica | |
| CN111504542A (zh) | 适于高温环境下使用的具有应力传感功能的紧固件及薄膜换能传感系统 | |
| CN103604521B (zh) | 温敏探头及其制备方法 | |
| Li et al. | Thickness-dependent fracture of amorphous carbon coating on SnO2 nanowire electrodes | |
| CN104485430B (zh) | 一种锂电池软包装膜 | |
| JP2013165753A5 (zh) | ||
| CN106871774B (zh) | 一种用于测量烧蚀厚度和烧蚀层温度的复合传感器 | |
| CN111504541B (zh) | 适于高腐蚀环境下使用的具有应力传感功能的紧固件及薄膜换能传感系统 | |
| CN105428555A (zh) | 一种聚合物锂离子电池应用多功能型铝塑膜 | |
| CN108110216A (zh) | 锂离子电池正极极片及其制备方法和锂电池 | |
| CN107706300A (zh) | 一种电缆外部压力检测用复合压电材料及其制造方法 | |
| CN207097533U (zh) | 抗拉阻燃耐火电力电缆 | |
| CN105547999A (zh) | 金属复合材料结合强度的测量方法、试样及试样制作方法 | |
| CN205452371U (zh) | 锂电池用铝塑包装膜 | |
| CN104326439B (zh) | 一种改进硅微通道板表面形貌的方法 | |
| CN103928533B (zh) | 石墨烯在运动液滴能量转换中的应用及能量收集和运动传感方法 | |
| CN114812375B (zh) | 一种pvdf基碳纤维复合压电传感器及其制备方法 | |
| CN206134801U (zh) | 一种极耳 | |
| US10087498B2 (en) | Battery armoring stainless steel foil, and method of producing same | |
| US20210325294A1 (en) | Cnt assembled thin film modified steel wire array electrode, preparation method and application thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jiang Yuan Inventor after: Nie Zhuting Inventor after: Huang Hui Inventor after: Zhang Jingmin Inventor before: Zhang Jingmin |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201126 Address after: 238371 longan industrial zone, Gaogou Town, Wuwei County, Wuhu City, Anhui Province Applicant after: ANHUI HUALING NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 277600 Shandong Jining City, Jining Weishan County, South Ring Road No. 16 electric power company Applicant before: Zhang Jingmin |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230602 Address after: 241000 No.1 Hualing Avenue, Long'an Industrial Zone, Wuwei City, Wuhu City, Anhui Province Patentee after: ANHUI HUALING CABLE GROUP Co.,Ltd. Address before: 238371 Long'an Industrial Zone, Gaogou Town, Wuwei County, Wuhu, Anhui Province Patentee before: ANHUI HUALING NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |