1. 研究目的与意义（文献综述）

压电陶瓷具有良好的驱动与传感性能、响应速度快、测量精度高、性能稳定等优点^[1]。随着应用的实践，单纯的压电陶瓷材料的缺点逐渐暴露出来，脆性大，难以运用于曲面结构；极限应变小，驱动性能低；横观各向同性，用作驱动元件不能够在特定方向产生较强的驱动力。

压电纤维复合材料（macro fiber composite，简称mfc）是指单向的压电陶瓷纤维平行排列于三维连通的聚合物基体并用叉指电极封装而成的功能复合材料^[2,3]。与传统压电陶瓷材料相比，压电纤维复合材料具有较好的相容性和柔韧性，极化和驱动电压更低，同时压电纤维尺寸分布可控性好，具有各向异性驱动的特性。这些特性使压电纤维复合材料得到广泛应用，例如结构健康监测^[4]、驱动^[5]、能量收集^[6]、主动/被动振动抑制^[7]和航空航天结构中的形状控制^[8]等。

mfc因具有较高的压电性和良好的柔韧性而被广泛应用于驱动领域，但因mfc由压电纤维与聚合物复合而成，而两者之间存在界面，持续的条件下工作时会发生界面应力集中，从而产生裂纹，导致mfc疲劳失效。另外，不同的环境对mfc性能也会产生影响，主要是因为聚合物对温度的敏感性很高，其高温粘弹性行为会影响mfc的性能。由此可见，对mfc在循环过程中的疲劳失效以及温度对其性能的影响机制的研究是mfc实现大规模工业化使用的前提。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1. mfc制备工艺的优化：针对以往切割—叠层法制备的mfc进行工艺优化，采用振动台及真空烘箱消除复合纤维层中的气泡，以期获取结构更加致密的mfc，为后续的实验做准备；

2. mfc的循环稳定性研究：研究mfc在不同的持续交流电场中的驱动应变响应，以及发生疲劳失效时的结构变化；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4－8周：按照设计方案，制备压电纤维复合材料，并完成封装、极化工艺；通过金相显微镜观察mfc形貌结构；

第9－10周：使用阻抗分析仪（hp4294a）、铁电工作站、光纤位移传感器等设备测试mfc基本的电学性能；使用耐压测试仪对mfc持续施加不同频率和大小的交流电场，测试其驱动应变循环稳定性；将mfc置于不同的温度条件下，探究环境温度变化对其性能的影响机制；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 盖学周. 压电材料的研究发展方向和现状[j]. 中国陶瓷, 2008, 44(5): 9-13．

[2] xiujuan lin, kechao zhou, xiaoyong zhan, et al. development, modeling and application of piezoelectric fiber composites[j]. transactions of nonferrous metals society of china, 2013, 23 (1): 98-107.

[3] a. a. bent. active fiber composites for structural actuation[d]. massachusetts: massachusetts institute of technology, 1997.