传统1-3型压电复合材料中多使用固化体积收缩小没有压电性的环氧树脂基填充,聚合物相无法从微观角度对无机压电体产生影响从而增强复合体系压电效应。因此,本论文通过压电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯P(VDF-TrFE)或β相的偏氟乙烯PVDF为填充、定向的新型弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(以下简称PMN-PT)为无机压电体,使用切割-热压法制备了7孔、12孔结构的PMN-PT/PVDF、PMN-PT/P(VDF-TrFE)1-3型压电复合材料;然后对复合结构中各相的组分、性能、反向极化、空间尺寸(空间分布、取向、纵横比)进行研究探索,根据参数设计多孔模具,研究工艺,制备了厚度为0.9 mm、1.2 mm、1.5 mm、1.8 mm、2.1 mm的压电复合材料薄片;最后采用压电测试仪、阻抗分析仪和铁电测试仪对比分析了介电、铁电、压电、应变性能的变化规律。取得的研究成果如下:1)采用热压工艺制备了 PVDF聚合物圆柱块体,通过XRD和DSC表征了 PVDF和P(VDF-TrFE)块体的结晶晶型。结果表明PVDF在16-24°范围出现三处衍射峰,存在α、β和γ混合晶型,而P(VDF-TrFE)在20.7°只出现β晶型的典型衍射峰。P(VDF-TrFE)相变温度为70℃-140℃,分子量为90M的PVDF熔融温度为165.1℃,P(VDF-TrFE)熔融温度为155℃。以上参数为选择热压的制备参数165℃、2 h、3 MPa提供了依据,发现在此条件下得到的聚合物基体致密、透光性好、界面均匀、机械性能优良,为后续复合奠定了良好的基础。2)制备了 7孔和12孔结构的PMN-PT/PVDF、PMN-PT/P(VDF-TrFE)1-3型压电复合材料薄片,对其进行不同方向极化(PMN-PT:1 MV/m,5 min;PVDF:5 MV/m,110℃,30 min)。复合材料在低于矫顽电场0.5 MV/m时,只产生单相的逆压电效应。高于矫顽场时,产生由聚合物和单晶共同发挥作用的“蝶形”应变曲线。在低频区,随着频率的升高,复合材料的介电常数εr随之缓慢降低,介电损耗tanδ比较稳定,高频区(>1 MHz),εr随频率的升高迅速减小。当纵横比为1.4时,样品厚度为2.1 mm,7孔复合材料正面的压电常数d33为-1501 pC/N,机电耦合系数kt值为0.68;12孔复合材料正面的d33为1125 pC/N,kt值为0.97,两相界面产生了切应力,应力与应变反向,导致压电常数降低。当电场为1.85 MV/m时,剩余极化值Pr为6.6μC/m2,最大极化值Pm为7.6μC/m2,此结构参数下电学性能最佳。以上结果表明,以具有压电效应的PVDF聚合物取代环氧树脂基填充材料,可以发挥压电聚合物的电致形变作用,增强无机单晶的压电效应;此外,1-3型复合材料可提供多信号接受点,在矩阵式超声探头上有潜在的应用前景。