路径: 主页 > GB/T > 第139页 > GB/T 46217-2025 | 标准编号 | GB/T 46217-2025 (GB/T46217-2025) | | 中文名称 | 聚合物基压电复合材料电离辐射效应试验方法 | | 英文名称 | Test method of ionizing radiation effect for polymer-based piezoelectric composites | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | Q23 | | 国际标准分类 | 83.120 | | 字数估计 | 14,134 | | 发布日期 | 2025-08-29 | | 实施日期 | 2026-03-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 46217-2025: 聚合物基压电复合材料电离辐射效应试验方法
ICS 83.120
CCSQ23
中华人民共和国国家标准
聚合物基压电复合材料电离辐射效应
试验方法
2025-08-29发布
2026-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验原理 2
5 试验环境 2
6 试样 2
7 仪器设备 3
8 试验步骤 4
9 试验结果 5
10 试验报告 5
附录A(规范性) 压电应变常数的计算及测试方法 6
参考文献 9
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
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本文件由中国建筑材料联合会提出。
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计量测试技术研究院。
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王祥、张启蒙、林廷强、张毅、姚方周、韩冰、王世东、夏永峰、冯锐、王泽鸿、张扬、韩婷、刘铂薇、潘萌、熊玉菲、
王浩威、许怡贤、刘冬、李衍存。
聚合物基压电复合材料电离辐射效应
试验方法
1 范围
本文件描述了聚合物基压电复合材料电离辐射效应试验的试验原理、试验环境、试样、仪器设备、试
验步骤、试验结果和试验报告。
本文件适用于测定聚合物基压电复合材料的电离辐射效应。压电聚合物材料、聚合物基压电复合
材料器件参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 11309-1989 压电陶瓷材料性能测试方法 纵向压电应变常数d33的准静态测试
GB/T 13992 金属粘贴式电阻应变计
GB/T 16304-2008 压电陶瓷材料性能测试方法 电场应变特性的测试
GB/T 43251 纳米技术 小尺寸纳米结构薄膜拉伸性能测定方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
由压电材料和聚合物复合而成的功能材料。
3.2
压电效应 piezoelectriceffect
压电材料在机械力作用下产生极化电荷(正压电效应)或在外电场作用下产生形变(逆压电效应)的
现象。
[来源:GB/T 3389.1-1996,4.12,有修改]
3.3
反映压电效应(3.2)力学量和电学量之间耦合关系的参数,定义见公式(1)。
dij=
∂Di
∂Tj
E,Tn
∂Sj
∂Ei
T,Em
(i,m=1,2,3,m ≠i;j,n=1,2,,6,n≠j)(1)
式中:
dij---压电应变常数;
i ---材料的极化方向或电场的施加方向;
j ---施加应力的方向或诱导应变的方向;
Di---电位移分量,单位为库伦每平方米(C/m2);
Tj---应力分量,单位为牛顿每平方米(N/m2);
Sj---应变分量,无量纲;
Ei---电场强度分量,单位为伏特每米(V/m)。
注1:反映正压电效应的压电应变常数为正压电应变常数,单位为库仑每牛顿(C/N);反映逆压电效应的压电应变
常数为逆压电应变常数,单位为米每伏特(m/V)。为便于区分,逆压电应变常数通常用dij*表示。
注2:试样主平面内(简称面内)的压电应变常数用符号dij_in表示;垂直于主平面(简称面外)的压电应变常数用符
号dij_out表示。
[来源:GB/T 3389.1-1996,6.14,有修改]
3.4
电离辐射 ionizingradiation
带电粒子、不带电粒子或二者兼有的任何类型的辐射,如α粒子、β粒子、X射线、γ射线、中子和质
子等,该辐射与材料相互作用,通过初始或次级过程使材料电离。
3.5
电离总剂量 totalionizingdose
单位质量的材料在电离辐射过程中累积沉积的能量。
注:电离总剂量的国际单位为戈瑞(Gy),1戈瑞相当于1千克的某种材料吸收了1焦耳的辐射能量(1Gy=1J/
kg)。另一个常用单位是拉德(rad),1Gy=100rad。
3.6
剂量率 doserate
单位时间内材料的电离总剂量。
注:单位为戈瑞每小时(Gy/h)。
4 试验原理
将聚合物基压电复合材料试样置于60Coγ射线电离辐射环境,测试试样在一定电离总剂量辐射后
压电性能和拉伸性能的变化,以反映聚合物基压电复合材料的电离辐射效应。
5 试验环境
5.1 性能测试试验环境
性能测试应在温度(23±2)℃、相对湿度(50±10)%的环境下进行。
5.2 电离辐射试验环境
电离辐射采用60Coγ辐射源,在温度(23±2)℃、相对湿度(50±10)%的环境下进行。
6 试样
6.1 压电应变常数试样
6.1.1 试样数量
每组有效试样应不少于3个。
6.1.2 试样要求
6.1.2.1 矩形试样,试样长度l为10mm~100mm,长宽比l/b≥1.5,厚度t< 1mm。
6.1.2.2 正压电应变常数d33_out试样应符合GB/T 11309-1989中3.2的规定,推荐尺寸长度l×宽度b
为25mm×15mm,试样上下表面被覆金属层作为电极,沿厚度方向极化,推荐直径ϕ10mm的圆形金
电极。
6.1.2.3 逆压电应变常数d*33_out试样要求同6.1.2.2。
6.1.2.4 逆压电应变常数d*33_in、d*31_in试样,推荐尺寸长度l×宽度b为40mm×20mm。试样被覆叉指
电极,沿试样平面内进行极化。如对试样进行封装处理,应用导线连接电极。
6.1.2.5 试样应保持清洁干燥,极化后存放72h,并在5.1规定的条件下放置2h后进行测试。
6.2 拉伸性能试样
试样尺寸及数量应符合GB/T 43251的规定。
7 仪器设备
7.1 试样支架
7.1.1 平板支架
平板支架尺寸应大于试样尺寸,平板支架各边预留不小于10mm的试样固定区域,平板支架厚度
推荐为2mm。支架材质应耐辐射,推荐304不锈钢作为支架材料。
7.1.2 弯曲支架
弯曲支架宽度应大于试样宽度,预留不小于10mm的试样固定区域。弯曲支架的弯曲半径推荐为
10mm、30mm、50mm 、70mm、90mm,弯曲支架的材质与厚度要求同平板支架。弯曲支架示意图如
图1所示。
标引符号说明:
1---试样固定区域;
2---试样;
3---弯曲支架;
R---弯曲半径。
图1 弯曲支架示意图
7.1.3 试样支架选取原则
试样支架应与试样尺寸相匹配。推荐试样支架见表1。
表1 试样支架推荐尺寸
单位为毫米
试样长度l 平板支架
弯曲支架
R=10 R=30 R=50 R=70 R=90
10≤l< 20 ● ● ● ● ● ●
20≤l< 30 ● - ● ● ● ●
30≤l< 50 ● - - ● ● ●
50≤l< 70 ● - - - ● ●
70≤l≤100 ● - - - - ●
注:“●”表示长度为l的试样适用的支架。
7.2 压电应变常数测试设备
7.2.1 正压电应变常数d33_out测试设备应符合GB/T 11309-1989的要求。
7.2.2 逆压电应变常数d*33_out测试设备应符合GB/T 16304-2008的要求。
7.2.3 逆压电应变常数d*33_in、d*31_in测试设备应符合附录A的要求。
7.3 拉伸性能测试设备
拉伸性能测试设备应符合GB/T 43251的要求。
8 试验步骤
8.1 辐射前性能测试
8.1.1 正压电应变常数d33_out按照GB/T 11309-1989进行测试,按公式(A.1)进行计算。
8.1.2 逆压电应变常数d*33_out按照GB/T 16304-2008中7.3进行测试,按公式(A.2)进行计算。
8.1.3 逆压电应变常数d*33_in、d*31_in按照A.3进行测试和计算。
8.1.4 拉伸性能按照GB/T 43251进行测试。
8.2 电离辐射试验
8.2.1 对试样所在位置的电离辐射剂量率进行标定。采用电离室测量试样所在位置的辐射剂量,除以
辐射时间获得剂量率。
8.2.2 根据压电应变常数试样辐射前的压电应变常数,筛选试样,保证离散系数CV≤15%。
8.2.3 采用耐辐射胶带(推荐聚酰亚胺)将拉伸试样和压电应变常数试样沿四周安装于平面或弯曲支
架表面,确保试样与支架贴合。试样安装过程中应防止污染并确保电极不被覆盖。
8.2.4 将试样支架放置于已标定的辐射区域内,并将试样面向辐射源。
8.2.5 进行设备检查,确定各部分工作正常后,升起辐射源。
8.2.6 当辐射源完全升起后开始计时。
8.2.7 进行辐射剂量(或时间)累计,当试样辐射剂量达到试验计划的总剂量或剂量点时,下降辐射
源,取出试样。
注:离散系数CV=标准差/算术平均值。
8.3 辐射后性能测试
辐射完毕至性能测试的时间间隔应不小于6h,不应超过72h。辐射后性能测试项目和测试条件
应与8.1保持一致。
9 试验结果
9.1 压电应变常数变化率
计算压电应变常数试样的压电应变常数变化率Qm,如公式(2)所示。
Qm =
Bm -Bm0
Bm0 ×
100 (2)
Qm ---压电应变常数变化率,%;
Bm0---压电应变常数试样辐射前的压电应变常数;
Bm ---压电应变常数试样辐射后的压电应变常数。
注:m---1、2、3和4,分别代表d33_out、d*33_out、d*33_in和d*31_in。
9.2 拉伸性能变化率
计算拉伸试样的拉伸性能变化率Sn,如公式(3)所示。
Sn=
Cn-Cn0
Cn0 ×
100 (3)
Sn ---拉伸性能变化率,%;
Cn0 ---拉伸试样辐射前的拉伸性能平均值;
Cn ---拉伸试样辐射后的拉伸性能平均值。
注:n---1、2,分别代表拉伸强度和拉伸强度拉伸应变。
9.3 试验有效性判定
应根据压电应变常数试样辐射后的压电性能计算离散系数CV。CV≤15%,为有效试样;CV >15%,
试验无效。
10 试验报告
试验报告至少包含以下内容:
a) 本文件编号;
b) 试验时间:起始日期时间和终止日期时间、辐射结束至性能测试的时间间隔;
c) 试验人员、审核人员和报告撰写人员;
d) 试验设备及仪器等相关信息;
e) 试验条件:电离总剂量、剂量率、辐射时长、环境条件、试样尺寸和试样支架尺寸;
f) 试验方法;压电应变常数试验方法、拉伸性能试验方法;
g) 试验结果:电离辐射前后试验数据和变化率。
附 录 A
(规范性)
压电应变常数的计算及测试方法
A.1 正压电应变常数d33_out(面外方向)
建立如图A.1所示的坐标系,由公式(A.1)计算正压电应变常数d33_out。
d33_out=
∂D3
∂T3
(A.1)
式中:
D3---3方向的电位移分量,单位为库伦每平方米(C/m2);
T3---3方向的应力分量,单位为牛顿每平方米(N/m2)。
图A.1 正压电应变常数d33_out示意图
A.2 逆压电应变常数d*33_out(面外方向)
建立如图A.2所示的坐标系,由公式(A.2)计算逆压电应变常数d*33_out。
d*33_out=
∂S3
∂E3
(A.2)
式中:
S3---3方向的应变分量,无量纲;
E3---3方向的电场强度分量,单位为伏特每米(V/m)。
图A.2 逆压电应变常数d*33_out(面外方向)示意图
A.3 逆压电应变常数d*33_in、d*31_in(面内方向)
A.3.1 逆压电应变常数d*33_in(面内方向)的计算方法
建立如图A.3所示的坐标系,由公式(A.3)计算逆压电应变常数d*33_in。
d*33_in=
∂S3
∂E3
(A.3)
式中:
S3---3方向的应变分量,无量纲;
E3---3方向的电场强度分量,单位为伏特每米(V/m)。
图A.3 逆压电应变常数d*33_in(面内方向)示意图
A.3.2 逆压电应变常数d*31_in(面内方向)的计算方法
建立如图A.4所示的坐标系,由公式(A.4)计算逆压电应变常数d*31_in。
d*31_in=
∂S1
∂E3
(A.4)
式中:
S1---1方向的应变分量,无量纲;
E3---3方向的电场强度分量,单位为伏特每米(V/m)。
图A.4 逆压电应变常数d*31_in(面内方向)示意图
A.3......
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