Työssä valmistettiin kolmen- ja neljän faasin vaahtokomposiitteja käyttämällä poluyretaani- (PUR), lyijy zirkonium titanaatti- (PZT), barium titanaatti- (BaTiO₃) ja grafiitti ainesosia sekä näiden yhdistelmiä, joissa ilma toimi yhtenä faasina. Kolmen faasin komposiiteilla PZT- osuus vaihteli välillä 20–80 painoprosenttia (p.%), BaTiO₃-osuus 40–60 p.% sekä grafiitin osuus 0–15 p.%. Valmistetut neljän faasin vaahdot muodostettiin lisäämällä PZT:tä 20–60 p.% grafiitin määrän vaihdellessa välillä 1–15 p.%. Vaahtokomposiittien valmistusmentelmänä käytettiin polyuretaanipohjaisten kahden komponentin eksotermistä reaktiota mihin halutut ferrosähköiset ja johtavat lisäaineet lisättiin. Työn tarkoituksena oli tutkia valmistettujen komposiittien sähköisiä ominaisuuksia sekoitussuhteita vaihtelemalla, minkä perusteella pyrittiin löytämään optimaalinen koostumus neljän faasin komposiiteille sekä havainnoida PZT:n ja grafiitin yhteisvaikutusta. Valmistettujen näytteiden sähköisiä ominaisuuksia tutkittiin myös polaroinnin jälkeen, jonka kautta ominaisuuksia pyrittiin parantamaan.
Työn keskeisenä osana oli myös mittapään valmistus puristuksen ja sähköisten ominaisuuksien samanaikaisen mittauksen suorittamiseksi, mittapään kalibrointi sekä mittaustilanteen mallinnus LTSpice-ohjelmalla. Mittaus pohjautui ideaalisen levykondensaattorin kapasitanssin teoreettiseen laskukaavaan, jonka rajoitteita tutkittiin työssä valmistetun ja käytetyn mittapään suhteen. Havaittu epäideaalisuus mittauksien suhteen pyrittiin huomioimaan toteamalla virhekomponentista aiheutuvan virheen suuruus laskennallisesti sekä huomioimalla vaikutuksen suuruus näytekappaleiden mittaustulosten analysoinnissa.In this experiment three and four phase foam composites were prepared using polyurethane (PUR)-, lead zirconium titanate (PZT)-, barium titanate (BaTiO₃)- and grapite components as well as their combinations in which air acted as one phase. In the three phase composite foams the amount of PZT varied between 20–80 weight procent (wt.%), BaTiO₃ between 40–60 wt.% and the amount of graphite between 1–15 wt.%. The four phase foams were formed by adding PZT from 20 to 60 wt.% while graphite’s amount ranged between 1–15 wt.%. The composite foams were made by using polyurethane based two component exothermic reaction in which the wanted ferroelectric- and conducting fillers were added. The goal of the experiment was to examine the electrical properties of the composites in different conditions, to find the optimal mixture for the three phase composites and study the combined effect of PZT and graphite. The electrical properties of the prepared samples were also examined after poling through which the properties were sought to be improved.
In a key role was also the preparation of the measuring head for the simultaneous measurement of compression and electrical properties of the sample, calibration of the measuring head and modeling of the device with LTSpice program. Measuring based on the ideal parallel-plate-capacitor’s capacitance’s theoretical calculation formula of which restrictions regarding the measurement head were studied. The deviation from the ideal values regarding the measurements was taken in account by calculating the error components as well as observing the magnitude of the effect by analysing the outcome of the samples
