内容简介
本书系统地介绍了选择激光烧结技术在压电器件制备中的研究现状，详细介绍和归纳了目前压电器件的制备技术及分析检测技术；定量描述了粉体流动和堆积特与激光的作用关系，详细分析和研究了固相剪切研磨和球形化技术制备的压电粉体的结构、能及特，阐明了复合粉体球形化机理及影响因素，实现了PA11/BaTiO3复合粉体的SLS加工，系统研究了压电器件的微观和宏观结构对力电转换效率的影响及机理，以期对规模化制备适用于SLS加工能球形粉体及通过SLS加工制备具有复杂结构能制件提供理论与技术指导。
本书适用于激光3D打印压电器件行业相关的各类高等院校、教育科研工作者和专业技术人员，也可供关心增材制造发展的不同领域、不同行业的人士，以及研究生、本科生阅读参考。
目录
pan style="font-family:宋体">绪论
1.pan style="font-family:宋体">引言
1.2选择激光烧结技术
1.2.1SLS技术的成型方式和优势
1.2.2SLS技术的烧结机理
1.2.3SLS技术的发展概况
1.2.4SLS加工成型材料
1.2.5 SLS用聚合物及其复合材料粉备
1.3压电材料
1.3.pan style="font-family:宋体">压电材料简介
1.3.2聚合物/陶瓷压电复合材料
1.3.30-3型聚合物/陶瓷压电复合材料面临的挑战
1.4本书研究意义、主要内容和创新点
1.4.pan style="font-family:宋体">研究意义
1.4.2主要研究内容
1.4.3本书创新点
参考文献
2压电器件的制备技术及分析检测
2.pan style="font-family:宋体">主要实验原料及试剂
2.2主要实验设备
2.3样品制备
2.3.pan style="font-family:宋体">纯PA1pan>粉备
2.3.2 PA11/BaTiO3压电复合粉备
2.3.3PA11/BaTiO3压电复合球形粉备
2.3.4 PApan style="font-family:宋体">及PA11/BaTiO3粉体的SLS加工
2.4测试和表征
2.4.pan style="font-family:宋体">扫描电镜（SEM）
2.4.2颗粒粒度粒形测试
2.4.3休止角测试
2.4.4堆积密度测试
2.4.5FT4粉体流变仪测试
2.4.6积分球测试
2.4.7红外热成像测试
2.4.8尺精度
2.4.9力学能测试
2.4.10X射线衍射（XRD）
2.4.pan style="font-family:宋体">差示扫描量热（DSC）
2.4.pan style="font-family:宋体">激光拉曼光谱（Raman）
2.4.pan style="font-family:宋体">傅里叶变换红外光谱（FT-IR）
2. 4. 14X射线光电子能谱（XPS）
2.4.pan style="font-family:宋体">动态流变能
2.4.pan style="font-family:宋体">孔隙率测试
2.4.pan style="font-family:宋体">介电能测试
2.4. pan style="font-family:宋体">压电能测试
参考文献
3不同粉体的流动和堆积特及与激光的作用关系
3.pan style="font-family:宋体">引言
3.2颗粒尺和几何形状对粉体流动和堆积特的影响
3.2.pan style="font-family:宋体">粉体颗粒的粒径及粒径分布
3.2.2粉体颗粒的微观形貌
3.2.3粉体颗粒的几何特征
3.2.4颗粒的几何特征参数对粉体初始流动特的影响程度
3.2.5颗粒的几何特征参数对粉体稳定和流动动力学的影响
3.2.6颗粒的几何特征参数对粉体固结特的影响
3.2.7颗粒的几何特征参数对粉体透气的影响
3.3粉体颗粒的尺和几何形状对激光烧结的影响
3.3.1CO2激光器激光的特
3.3.2激光与物质间的相互作用
3.4颗粒的尺和几何形状对烧结件尺精度和力学能的影响
3.4.pan style="font-family:宋体">颗粒的尺和几何形状对烧结件尺精度的影响
3.4.2颗粒的尺和几何形状对烧结件力学能的影响
3.5本章小结
参考文献
4基于固相剪切碾磨和球形化技术制备适用于SLS加工的PA11/BaTiO3压电球形粉体
4.pan style="font-family:宋体">引言
4.2 固相剪切碾磨制备PA11/BaTiO3复合材料的结构研究
4.2.pan style="font-family:宋体">复合粉体及复合材料的微观结构
4.2.2复合粉体的晶体结构
4.2.3复合粉体的熔融和结晶能
4.2.4复合粉体的流变能
4.2.5复合粉体的SLS加工能
4.3 PA11/BaTiO3复合粉体的球形化
4.3.pan style="font-family:宋体">球形化方法的提出
4.3.2 PA11/BaTiO3复合粉体球形化过程
4.3.3 PA11/BaTiO3复合粉体在高沸点溶剂A中的稳定
4.3.4固含量对复合粉体球形化效果的影响
4.3.5温度对复合粉体球形化效果的影响
4.3.6球化时间对复合粉体球形化效果的影响
4.3.7球形化前后复合粉体的结构及形态
4.3.8球形化前后复合粉体的流动和堆积特
4.3.9高填充量的PA11/BaTiO3复合粉体的球形化
4.4 PA11/BaTiO3复合粉体的SLS加工及能
4.4.1 PA11/BaTiO3复合粉体的SLS加工
4.4.2 PA11/BaTiO3复合材料的介电能
4.4.3PA11/BaTiO3复合材料的压电能
4.4.4PA11/BaTiO3复合材料的力学能
4.5本章小结
参考文献
5选择激光烧结制备PA11/BaTiO3压电器件
5.pan style="font-family:宋体">引言
5.2 SLS加工制备PA11/BaTiO3压电器件
5.2.1PA11/BaTiO3压电器件的制备
5.2.2压电器件的电学信号输出及采集原理
5.3调控激光能量密度优化PA11/BaTiO3压电器件的输出能
5.3.pan style="font-family:宋体">不同激光能量密度下压电器件的微观结构
5.3.2不同激光能量密度下压电器件的孔隙率
5.3.3不同激光能量密度下压电器件的介电能
5.3.4不同激光能量密度下压电器件的开路电压和短路电流
5.3.5不同加速度下压电器件的开路电压和短路电流
5.3.6压电器件的电压输出机理
5.4通过结构设计优化PA11/BaTiO3压电器件的输出能
5.4.pan style="font-family:宋体">多孔压电器件的结构设计
5.4.2 SLSPA11/BaTiO3压电器件的外观质量
5.4.3 SLSPA11/BaTiO3压电器件的输出能
5.4.4 SLSPA11/BaTiO3压电器件的应用测试
5.5其他几何结构的压电器件的输出能
5.5.pan style="font-family:宋体">其他几何结构的压电器件的开路电压和短路电流
5.5.2柱式结构的压电器件的应用能
5.5.3柱式结构的压电器件的耐久
5.6本章小结
参考文献
摘要与插图
增材制造（itive Manufacturing,AM）,又称为3D打印（3D Print-ing）、快速原型制造（Rapid Prototyping） 和自由成型制造（Freeform Fab-rication）等，起源于20世纪80~90年代的美国[1]，该技术融合了计算机科学、CAD/CMA、数控技术以及新材料等多成果，年来飞速发展的基于CAD模型数据通过增加材料逐层制造的非传统的制造方法，主括选择激光烧结（Selective Laser Sintering,SLS)[2]、熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling,FDM)[3]、光固化成型(Stereo Lithography Apparatus,SLA)[4]、分层实造(Laminated ObjectManufacturing,LOM)[5]、三维喷绘打印（Three Dimensional Printing,3DP）[6]等。与传统的加工方法如切削、铸造、挤出、注塑等相比，3D打印技术优势主要在于自由成型，整造，不需模具，可制造传统加工无法制备的复杂结构[7]。由于不需要模具，可实现件的小批量和定制化生产。比如，采用传统的加工手段，厂商必须制造大量的零部件才能承担模具成本，即使制造具有中等复杂程度的模具少需要花费5万美元，并耗时两个月以上[8]。此外，零件的结构参数在打印过程中可任意修改，从提高了生产效率。3D打印深刻改变了制造业形态，可解决一些传统制造业难以解决或不能解决的难题，为航空航天、通信电子、生物医用等高新技术领域提供关键技术和制品[9，10]，还可满足人们对个化、经济实用化产品日益增长的需求，改变人们生活方式和社会经济结构，被称为“将推动实现第三次工业”[1]年来发展迅速。
据统计，2016年全球3D打印产值为60.6亿美元，同比增长17.4%[12]，美国居地位，被美国“时代周刊”列为“美国十个增长快的工业”[13]。由于3D打印现实和未来的重要，世界各国将3D打印列为发展的新兴战略产业，制定了一系列的战略部署和政策方针，以期占领3D打印技术的制高点。我国也十分重视3D打印的研究，自20世
纪90年代在3D打印耗材、设备以及软件方面作出了重要贡献。2017年12月，国家十二部门联合制定《增材制造产业发展行动计划（2017
～2020年）》。
SLS作为3D打印的主要技术之一，具有成型精度高、材料利用率
高、无需支撑等特点，是一种成熟的3D打印成型技术[14]。高分子材
料是目前SLS加工应用、广泛的材料[2]，主要以尼龙及其复合材料为主，虽然还开发出其他材料如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚醚醚酮等[15-17]，但相比可用于传统加工的高分子材料，可用于SLS加工的高分子材料种类少，很大程度上限制了SLS加工技术的发展和应用。国内外研究者发展了纳米填料、纤维、金属材料等填充改高分子材料，用于SLS打印加工，但填料在聚合物中的均匀分散一直是困扰该技术的难题。目前高分子复合粉备方法主要为机械共混[18]、熔融挤出-冷冻粉碎[19]和溶剂沉淀[20]等，难以制备内部结构均匀能复合粉体。因此，针对国民经济的关键需求，如何制备适用于SLS加工的具有高价比、能化的聚合物基微纳能复合粉体不
仅对发展SLS技术产业具有重要的推动作用，也将对新材料产业的发展起到积极作用。
在众能材料中，压电材料能将机械能转化为电能，成为目前研究的前沿和热点[2pan>，22]。其中，由高分子和陶瓷组成的压电复合材料兼具压电陶瓷较高的压电输出能和高分子材料良好的加工能，是研究应用多的热门材料。但传统聚合物加工方法无法制备形状复杂的压电器件，难以满足当能制件对复杂结构的需求。而SLS技术的出现为复杂结构制件的设计和加工提供了无限可能，可真正实现“所思即可得”。
本书创新地通过固相剪切碾磨技术和球形化技术规模化制备了适用于SLS加工的PA11/BaTiO3压电球形粉体；通过宏观、微观结构设计及SLS加工技术制备了传统聚合物加工方法不能制备的形状复杂且力电转换能的多孔PA11/BaTiO3压电器件。定量描述了粉体颗粒几何特征与粉体流动、堆积特和与激光间的相互作用关系，阐明了复合粉体球形化机理及影响因素，实现了PA11/BaTiO3复合粉体的SLS加工，系统研究了压电器件的微观和宏观结构对力电转换效率的影响及机理，为规模化制备适用于SLS加工能球形粉体及通过SLS加工制备具有复杂结构能制件提供了新原理新技术，具有重要的理论和实际意义。