JPH06126910A - 制振複合材料 - Google Patents

制振複合材料

Info

Publication number
JPH06126910A
JPH06126910A JP28165192A JP28165192A JPH06126910A JP H06126910 A JPH06126910 A JP H06126910A JP 28165192 A JP28165192 A JP 28165192A JP 28165192 A JP28165192 A JP 28165192A JP H06126910 A JPH06126910 A JP H06126910A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
damping
vibration
fine particles
damping composite
composite material
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.)
Withdrawn
Application number
JP28165192A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Inaba
利晴 稲葉
Akira Kidoguchi
晃 木戸口
Hidenobu Ito
秀伸 伊藤
Masao Sumita
雅夫 住田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP28165192A priority Critical patent/JPH06126910A/ja
Publication of JPH06126910A publication Critical patent/JPH06126910A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の特定の周波数の振動に対して著しく優
れた制振効果を発揮させることが可能な制振複合材料及
び制振方法を提供する。 【構成】 微細な粒子状の圧電性物質2と導電性物質又
は半導電性物質3とを含んだ、エネルギー変換機能を有
する組成物よりなる制振複合材料1Aにおいて、粒子径
を1〜10μm、特に5〜8μmの増量材微粒子5を添
加する。 【効果】 増量材微粒子の粒子径の大小により、制振複
合材料の力学的性質が変化し、制振複合材料内部の圧電
性物質への振動エネルギーの伝達効率が変化する。特定
の粒子径の増量材微粒子を用いるという極めて簡単な操
作により、制振複合材料内部での圧電性物質への振動エ
ネルギーの伝達効率を向上させて、その制振性能を十分
に発揮させ、著しく高い制振効果を得ることが可能とさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は制振複合材料に係り、詳
しくは、特定の周期及びその近傍の周期を有する振動を
速やかに減衰させる機能を有する制振複合材料に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、微細な粒子状の圧電性物質と導電
性物質又は半導電性物質とを含んだ、エネルギー変換機
能を有する組成物を用い、振動エネルギーを電気エネル
ギーを介して最終的に熱エネルギーに変換して散逸させ
ることによって制振効果を発揮させる方法は既に公知で
あり、特公昭61−46498、特開昭61−8365
5、特開昭62−255135、特開昭63−2036
2などに記載されている。
【0003】また、特開平1−190271、特開平2
−206540、特開平2−278035には圧電体薄
板の両面に電極を形成し、これを抵抗を介して接続する
ことにより、同様な制振効果を発揮させる方法が述べら
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような制振複合材
料において、圧電性物質で消費される振動エネルギー
は、複合材内部伝達により外部から圧電性物質に伝えら
れるものであるが、従来の制振複合材料では、圧電性物
質に効果的に振動エネルギーを伝達することにより、圧
電性物質で消費させる振動エネルギーを増加させること
が考慮されていないために、圧電性物質本来の制振性能
を十分に引き出せていないのが現状である。
【0005】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、制振複合材料内部の圧電性物質への振動
エネルギーの伝達効率が向上され、該圧電性物質の備え
る制振性能を十分に発揮させることができる制振複合材
料を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の制振複合材料
は、微細な粒子状の圧電性物質と導電性物質又は半導電
性物質とを含んだ、エネルギー変換機能を有する組成物
よりなる制振複合材料において、記組成物は、更に増量
材として粒子径1〜10μmの微粒子を含有することを
特徴とする。
【0007】
【作用】添加する増量材微粒子の粒子径の大小により、
制振複合材料の力学的性質が変化し、制振複合材料内部
の圧電性物質への振動エネルギーの伝達効率が変化す
る。
【0008】増量材微粒子の粒子径は5〜8μm、特に
約6μmのときに、最も良好な力学的性質が得られ、振
動エネルギーは圧電性物質に効率的に伝達され、制振制
能が向上する。
【0009】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0010】なお、本明細書において「粒子」或は「微
粒子」は、微小な固形物を指し示すものであって、該粒
子又は微粒子の形状を球又は球形に近い形状に限定する
ものではない。粒子又は微粒子は、球形以外、例えば、
繊維状の微細片であっても何等差し支えない。
【0011】図1〜3は、本発明の制振複合材料の一実
施例を示す模式的断面図である。これら図1〜3におい
て同一機能を奏する部材には同一符号を付して有り、1
A、1B、1Cは制振複合材料、2は圧電性微粒子、3
は導電性又は半導電性微粒子、4は高分子樹脂材料(マ
トリックスポリマー)、5は増量材微粒子である。
【0012】図示の如く、本発明の制振複合材料1A〜
1Cは、圧電性微粒子2、導電性又は半導電性微粒子
3、並びに増量材微粒子5がマトリックスポリマー4に
よって結着されており、圧電性微粒子2、導電性又は半
導電性微粒子3が特定の振動周期の共振回路もしくは共
振回路に近い電気回路を組成物内部に構成し、該特定の
周期及びその近傍の周期を有する振動を速やかに減衰さ
せるものである。
【0013】しかして、本発明においては、増量材微粒
子5として、粒子径が1〜10μm、好ましくは5〜8
μm、特に好ましくは約6μmのものを用いる。
【0014】以下、このような本発明の制振複合材料の
構成材料について説明する。
【0015】本発明の制振複合材料に用いられる圧電性
微粒子としては、例えばポリフッ化ビニリデン、トリフ
ルオロエチレン−ポリフッ化ビニリデン共重合体などの
高分子圧電体の微粒子、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PL
ZT)、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタ
ン酸バリウムなどの無機圧電体微粒子がある。本発明の
制振複合材料が大きな制振効果を発揮するためには、圧
電性微粒子ができるだけ大きなモノドメイン構造である
ことが好ましく、そのためには、該圧電性微粒子の大き
さ(粒径)は、0.1〜20μmであることが望まし
い。
【0016】また、導電性微粒子としてはカーボンブラ
ック、ケッチェンブラックなどのカーボン系微粒子、
鉄、アルミニウムなどの金属微粒子があり、半導電性微
粒子としては酸化錫(SnO2 )や酸化亜鉛(ZnO)
などの半導体微粒子がある。このような導電性又は半導
電性微粒子の粒子径は1〜100nmとするのが好まし
い。なお、上記導電性又は半導電性材料は、圧電性微粒
子表面の被覆材料として用いることもできる。
【0017】マトリックスポリマーとしては各種天然ゴ
ム、合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いるこ
とができる。本発明の制振複合材料では、マトリックス
ポリマー自体が制振効果を有する必要はないが、制振効
果を有していても何ら差し支えない。また、マトリック
スポリマーが特定の振動周期の共振回路もしくは共振回
路に近い電気回路を構成するのに十分な導電性を有して
いる場合は、該マトリックスポリマーが導電性材料とし
て機能するため、別途導電性粒子を添加しなくともよい
場合もある。
【0018】本発明において、増量材としては、アルミ
ナ、シリカ、窒化ケイ素、マイカ、炭酸カルシウム、ガ
ラスビーズ、砂、塩、フェライト等の無機系増量材、或
は、ポリイミド、ポリアミドなどの無機系増量材の弾性
率に近い物性をもつものなどの有機系増量材を用いるこ
とができる。このような増量材の使用割合は、制振複合
材料中の体積分率で0.01〜1程度としている。
【0019】なお、本発明においては、制振複合材料の
力学性能を変化する手段として、種々形状の増量材を充
填する上に、更に相乗的な効果を得るため、種々形状な
いし粒径の導電性微粒子や圧電性微粒子を付加しても何
等差し支えない。
【0020】本発明の制振複合材料は、各種マトリック
スポリマーを用いた複合材料の一般的な製造方法によっ
て容易に製造できる。この場合、充填物微粒子とマトリ
ックスポリマーの密着性を高めるために行われる充填物
微粒子の各種の表面処理、例えばカップリング剤による
疎水化処理などは、本制振複合材料の製造においても有
効である。
【0021】本発明の制振複合材料はその内部に構成さ
れた共振回路の共振周波数近傍の周期を有する振動に対
して特に大きな制振効果を示す。この共振周波数は誘導
抵抗を有する成分の含有率を変えることによって広い範
囲で変化させることができる。それゆえ制振を必要とす
る個々の事例において問題となっている振動の周波数を
測定し、この周波数に対して共振回路を構成する組成物
を製造し、これを制振複合材料として使用すれば、効果
的に振動を抑えることができる。
【0022】以下に具体的な実施例を挙げて本発明の効
果をより詳細に説明する。
【0023】実施例1試料の作成 圧電性微粒子として、ジルコン酸チタン酸鉛微粒子(平
均粒子径1μm)(以下、「PZT」と略す。)を用
い、導電性微粒子として、ケッチェンブラック微粒子
(平均粒子径10nm)(以下、「KB」と略す。)を
用い、増量材微粒子として平均粒子径1μm、3μm、
5μm、6μm、7μm、又は10μmの6種類のアル
ミナ微粒子を各々用い、またマトリックスポリマーとし
て、ポリフッ化ビニリデン(以下、「PVDF」と略
す。)を用いて、それぞれ制振複合材料を作成した。
【0024】なお、圧電性微粒子の体積分率は0.50
に、また、増量材微粒子の体積分率は0.10に統一
し、導電性微粒子とマトリックスポリマーの体積分率を
変化させ、制振複合材料の電気伝導度を10-3〜10
-13 (Ω-1・cm-1)に調節したものを作成した。
【0025】試料の製造 原料の混練 マトリックスポリマーのPVDFをミキシングローラー
の2つの順回転しているローラー間にいれ、溶融させ混
練した。ローラーの温度は190℃に保持した。PVD
Fがペースト状になりローラーに巻き付いた後、導電性
微粒子KBを加え、ローラー上のペースト状試料を金属
製のへらで折返し、混練した。PVDFとKB全量が均
一に混練された後、PZTを徐々に加え同様に混練し、
その後、アルミナ微粒子を加えて混練した。そして混練
時間20分間に達するまでへらで折返し混練させた。最
後に、得られたペースト状の試料をへらで切り出した。
【0026】成形 混練された試料28gを、厚み0.5mmのスペーサー
を有する型板中に挟み込み、210℃に加熱したホット
プレスに入れた。10分間、ポリマーが溶解するまで放
置した。その後、加圧減圧を急速に繰り返す脱気作業を
1分間に数回行った。そしてプレス圧を180kg/c
2 に保持して10分間保った。次に、当板ごと取り出
し、冷却用の2枚の鉄板に挟み室温で冷却した。これに
より縦150mm×横100mm×厚み0.5mmの制
振複合材料試料板を得た。
【0027】制振複合材料の評価 対数減衰率により、制振複合材料の減衰特性を評価し
た。
【0028】対数減衰率の測定方法 長さ50mm、幅15mm、厚さ0.5mmの制振複合
材料を作成し、測定試料とした。図4の減衰性能測定装
置において、試料片11の一端を万力で固定し、20℃
で固有振動数が90Hzになるように振動部分の長さを
調節した。その試料片11をパルス駆動モーター12で
弾き、生じた試料片11の減衰振動を非接触変位センサ
ー13で検出し、オシロスコープ14でサンプリングし
た。なお、15は増幅器、16はデータ処理用コンピュ
ータ、17はコントローラである。そのサンプリング例
を、図5に示す。
【0029】減衰性能の指標として、図6に示されるよ
うに減衰振動の初期振幅が振幅の極大点を結んだ包絡線
上でe-1倍になるときの時間を下記(I) 式でもとめ、こ
の時間を減衰時定数τと定義した。そして下記(II)式よ
り対数減衰率Δを得た。
【0030】 X=X0 exp(−t/τ) …(I)
【0031】
【数1】
【0032】結果 増量材微粒子粒子径と制振効果の関係 それぞれの増量材微粒子の粒子径において、圧電制振性
能が最大になったデータについて、増量材微粒子粒子径
と対数減衰率の関係に整理した結果を図7に示す。制振
性能の最大値は、粒子径6μmの増量材圧電性微粒子で
対数減衰率値で0.082であった。
【0033】この結果から、増量材微粒子粒子径を大き
くすることにより、制振性能が向上する傾向が見られ、
制振複合材料の特性改良策として、増量材微粒子の粒子
径を大きくすることにより、減衰性能を向上できること
がわかる。しかして、用いる増量材微粒子の粒子径とし
ては、5〜8μm、特に6μmが好ましい。
【0034】なお、比較のため増量材微粒子を用いなか
ったこと以外は上記と同様にして制振複合材料を作製
し、同様に対数減衰率を調べたところ、0.078であ
り、制振性能に劣ることが確認された。
【0035】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の制振複合材
料によれば、圧電性微粒子と導電性又は半導電性微粒子
に加えて、特定の粒子径の増量材微粒子を用いるという
極めて簡単な操作により、制振複合材料内部での圧電性
物質への振動エネルギーの伝達効率を向上させて、その
制振性能を十分に発揮させ、著しく高い制振効果を得る
ことが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る制振複合材料を示す模
式的断面図である。
【図2】本発明の他の実施例に係る制振複合材料を示す
模式的断面図である。
【図3】本発明の別の実施例に係る制振複合材料の粒子
構造を示す模式的断面図である。
【図4】実施例1で用いた減衰性能測定装置を示す系統
図である。
【図5】実施例1におけるサンプリング減衰振動を示す
グラフである。
【図6】制振性能の指標となる減衰時定数τを示すグラ
フである。
【図7】実施例1の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1A、1B、1C 制振複合材料 2 圧電体微粒子 3 導電性又は半導電性微粒子 4 マトリックスポリマー 5 増量材微粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住田 雅夫 神奈川県綾瀬市寺尾南2−4−13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微細な粒子状の圧電性物質と導電性物質
    又は半導電性物質とを含んだ、エネルギー変換機能を有
    する組成物よりなる制振複合材料において、記組成物
    は、更に増量材として粒子径1〜10μmの微粒子を含
    有することを特徴とする制振複合材料。
JP28165192A 1992-10-20 1992-10-20 制振複合材料 Withdrawn JPH06126910A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28165192A JPH06126910A (ja) 1992-10-20 1992-10-20 制振複合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28165192A JPH06126910A (ja) 1992-10-20 1992-10-20 制振複合材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06126910A true JPH06126910A (ja) 1994-05-10

Family

ID=17642075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28165192A Withdrawn JPH06126910A (ja) 1992-10-20 1992-10-20 制振複合材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06126910A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000036044A1 (fr) * 1998-12-11 2000-06-22 Shishiai-Kabushikigaisha Compose convertisseur d'energie
JP2008108762A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Railway Technical Res Inst 圧電材とその製造方法、制振装置及び駆動装置
CN102582146A (zh) * 2011-12-31 2012-07-18 杭州超探新材料科技有限公司 以镁合金为基体的复合材料及其制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000036044A1 (fr) * 1998-12-11 2000-06-22 Shishiai-Kabushikigaisha Compose convertisseur d'energie
JP2008108762A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Railway Technical Res Inst 圧電材とその製造方法、制振装置及び駆動装置
CN102582146A (zh) * 2011-12-31 2012-07-18 杭州超探新材料科技有限公司 以镁合金为基体的复合材料及其制造方法
CN102582146B (zh) * 2011-12-31 2015-03-11 杭州超探新材料科技有限公司 以镁合金为基体的复合材料及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5951908A (en) Piezoelectrics and related devices from ceramics dispersed in polymers
US4826616A (en) Piezoelectric pressure-sensitive element and method for making same
US10199560B2 (en) Piezoelectric nanoparticle-polymer composite structure
Levi et al. Properties of polyvinylidene difluoride− carbon nanotube blends
US4786837A (en) Composite conformable sheet electrodes
US8253300B2 (en) Electrostrictive composite and method for making the same
US10297741B1 (en) Electrically-conductive compositions
Sumita et al. New damping materials composed of piezoelectric and electro-conductive, particle-filled polymer composites: effect of the electromechanical coupling factor
Zhou et al. Broad-band and high-temperature ultrasonic transducer fabricated using a Pb (In1/2Nb1/2)-Pb (Mg1/3Nb2/3)-PbTiO3 single crystal/epoxy 1–3 composite
Banerjee et al. Piezoelectric and dielectric characterization of corona and contact poled PZT-epoxy-MWCNT bulk composites
Jayalakshmy et al. Enhancement in pyroelectric detection sensitivity for flexible LiNbO 3/PVDF nanocomposite films by inclusion content control
CN107512909A (zh) 一种完全可卷曲的压电纳米复合发电器的制备方法
JPH07297461A (ja) 圧電セラミックス−高分子複合材料及びその製造方法
Arunguvai et al. Flexible nano-vibration energy harvester using three-phase polymer composites
JPH06126910A (ja) 制振複合材料
Zeng et al. Shear-mode-based cantilever driving low-frequency piezoelectric energy harvester using 0.67 Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3-0.33 PbTiO 3
Sun et al. Displacement amplification and resonance characteristics of the cymbal transducers
Li et al. Fully Printed Flexible Piezoelectric Nanogenerators with Triethoxyvinylsilane (TEVS) Coated Barium Titanate (BTO) Nanoparticles for Energy Harvesting and Self‐Powered Sensing
JPH06126909A (ja) 制振複合材料及び制振方法
JPH07332434A (ja) 制振複合材料及びその製造方法
Cui et al. Improved piezoelectric s for hydrophone applications based on calcium-modified lead titanate/poly (vinylidene fluoride) composites
Sampathkumar et al. A review on PZT-polymer composites: dielectric and piezoelectric properties
CN102925054B (zh) 中低频吸声降噪涂料及其制备方法
JP2002022561A5 (ja)
JPH03188165A (ja) エネルギー変換性組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000104