Terfenol-D对层状材料PVDF/Terfenol-D/PZT的特性影响

采用热压法制备了中间层为聚偏氟乙烯(PVDF)/Tb-Dy-Fe合金(Terfenol-D)/锆钛酸铅(PZT),上、下层为PVDF/Terfenol-D的层状复合结构材料,研究了中间层Terfenol-D不同体积含量变化对样品介电常数、介电损耗、压电常数以及磁电耦合系数的影响规律。研究发现,在中间层的φ(Terfenol-D)=4%时,综合性能最优,其中压电系数d33为32.4pC/N,磁电耦合系数αE为1 118mV/A。     

PMZN系压电陶瓷材料合成工艺研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)。然后用制得的PZT作为基料，合成PMZN压电陶瓷，探讨了PZT制备工艺对材料结构和性能的影响。结果表明：溶胶-凝胶法合成PZT粉制备的PMZN系压电陶瓷材料具有机电耦合系数高、介质损耗小、介电常数与机械品质因数适中等特点；溶胶-凝胶工艺降低了材料的烧结温度，改善了材料的介电与压电性能，提高了谐振频率。     

直写成型制备的3-3型PZT压电复合材料及其性能

3-3型压电复合材料在超声波传感器、水下声学检测等领域有着广泛的应用。锆钛酸铅(PZT)陶瓷通过复合有望制备具有低介电常数、低脆性等优点的复合材料。采用直写成型技术制备了 PZT 三维木堆结构支架, 结合浸渍法填充环氧树脂制备了3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料。研究了陶瓷相体积分数对3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料的介电、压电、铁电性能的影响,并对比了 PZT陶瓷支架与 PZT/环氧树脂复合材料的介电与压电性能。研究结果表明,随着陶瓷相体积分数的增加,复合材料的介电常数、压电常数及剩余极化强度都会增大, PZT支架具有更大的介电常数、压电常数、压电电压常数;当陶瓷相体积分数为36%时,PZT 支架与 PZT/环氧树脂的压电电压常数分别达到151．0mV·m/N 与104．0mV ·m/N。PZT/环氧树脂复合材料同时具备了压电陶瓷的硬度、电性能,以及聚合物的柔韧性、低密度等优势,其应用前景良好。     

不同结构多层PZT薄膜的制备及性能特性研究

采用相同的工艺分别制备了锆钛酸铅(PZT,r(Zr)/r(Ti)=52/48)与钛酸铅(PT)两种前驱体,并通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了PZT,PT/PZT-PZT/PT,PT/PZT/-/PZT/PT 3种不同结构的多层PZT薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试了薄膜的结构,选用XRD分析了薄膜的结晶取向,采用阻抗分析仪测试了薄膜的介电常数、介电损耗及电压-电容曲线,使用铁电性能测试系统测试了薄膜的铁电性。实验结果表明,PT/PZT/-/PZT/PT结构的薄膜相对于其他两种结构的薄膜具有较高的红外探测率与剩余极化强度及较小的介电损耗,具有强大的应用潜能。     

2-2型PZT/环氧树脂复合压电材料的研究

采用浇注法制备出了并联式2-2型PZT-环氧树脂复合压电材料,对其相关性能进行研究,结果表明,浇铸发生固化反应的最佳配比工艺为环氧树脂与聚酰胺650体积比为4∶1,室温下固化3~5天。复合材料的介电损耗随着测试频率的增大而下降并趋于稳定;随着锆钛酸铅(PZT)含量的增加,压电常数(d33)、介电常数(ε)、介电损耗(tanδ)数值均逐渐增大。在1kHz的测试频率下,复合材料的d33=146.5pC/N,ε=2 100,tanδ=0.090。弯曲强度(σf)=162.2 MPa。当复合材料的PZT的体积分数为63.5%时,σf=162.2 MPa,挠度为6%~10%。     

0-3型压电复合材料的声学性能研究

以锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷微粉为填料，按一定的体积分数与PVC复合制得压电复合材料，经直流高压油浴处理后，用四传感器驻波管测量复合材料的声学性能。测试结果表明，在声频125-1600Hz的范围内，极化后的吸声性能增加，而隔声量在低频增加，在中高频(500Hz以上)降低。     

共聚尼龙/PZT复合材料的压电和介电性能研究

以共聚尼龙为基体,采用简单的热压工艺制备了0-3型共聚尼龙/PZT压电复合材料,研究了所制复合材料的介电和压电性能.结果表明:以共聚尼龙为聚合物基体可以制备出具有优良介电和压电性能的新型聚合物/PZT复合材料;在共聚尼龙的体积分数为0.20时,复合材料的压电常数和相对介电常数都达到最大值,分别为55 pC/N和155.     

纳米级PZT颗粒制备及压电性能检测

对微米级锆钛酸铅(PZT)粉体的无水乙醇溶液进行兆赫超声处理,制备PZT纳米颗粒,将试样滴于蒸金硅片上并进行烘干处理,采用压电力显微镜观测其尺寸、表面形貌及纵向压电系数.试验结果表明,试样中微米级PZT颗粒的纵向压电系数在20～40 pm/V上下浮动,纳米级PZT颗粒纵向压电系数在2～10 pm/V上下浮动,均具有压电性能.该方法为制备厚膜压电器件提供了一种可行的技术途径.     

基于准分子激光器的压电陶瓷微结构加工北大核心CSCD

利用波长为248nm的氟化氪(KrF)准分子激光器加工了掺镧锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)、硅(Si)和聚二甲基硅氧烷(PDMS),研究了准分子激光对这3种材料的加工效果。为了解决传统切割工艺加工PZT膜片时易发生破裂的问题,研究了准分子激光加工PZT微结构的性能。通过调整准分子激光器的激光脉冲能量、脉冲频率、扫描速度及扫描次数等参数,获得了加工参数及其与PZT沟槽加工深度和宽度的关系。研究了辅助气体对准分子激光加工PZT表面粗糙度的影响。用准分子激光器制备了基于PZT-Si复合材料的微悬臂梁和微膜片,并测试了其压电性能。结果表明,利用准分子激光器加工的2种PZT微压电结构具有良好的压电性能,可作为微压电驱动器的关键器件,验证了用准分子激光器加工PZT微结构的可行性。     

串联2—2复合材料的介电击穿研究

研究了串联2－2型复合材料的介电击穿特性。串联2－2型压电复合材料结构较为简单，它是研究具有复杂连通性压电复合材料的基础。根据能量守恒定律，推导出串联2－2复合材料中压电陶瓷PZT层上和聚合物PVDF层上的电场强度Ec、Ep。由于压电陶瓷的介电常数εc(≈1600ε0)远远大于聚合物的介电常数εp(≈12εo)，因此Ep远远大于Ec。尽管PVDF的介电强度高于PZT的介电强度，但由于Ep远远大于Ec，所以串联2－2型压电复合材料的介电击穿往往是从聚合物层开始的，最后导致复合材料整体被击穿。对理论计算进行了实验验证，结果表明：在PZT含量较低时，计算值与试验值比较接近，但随着复合材料中PZT含量的提高，二者的偏差越来越大。文章最后定性讨论了在高PZT含量时复合材料的计算值与试验值偏差较大的原因。     

几种1-3-2型压电复合材料温度弯曲形变及相关参数测试研究

利用光纤光栅传感法,对压电陶瓷/618环氧树脂、压电陶瓷/9110T有机硅树脂、压电陶瓷/9110B有机硅树脂和压电陶瓷/HASUNCAST有机硅树脂四种1-3-2型压电复合材料进行实时温度弯曲形变测试,并对其相关温度稳定性电参数进行测试分析。结果表明,压电陶瓷/9110T有机硅树脂和压电陶瓷/HASUNCAST有机硅树脂压电复合材料的介电损耗极大;压电陶瓷/9110B有机硅树脂与压电陶瓷/618环氧树脂相比,其温度弯曲形变及频率常数、相对介电常数的温度变化率小,温度稳定性更高,是提高现行压电陶瓷/618环氧树脂压电复合材料高温耐受性的良好替代材料。     

Giant Piezoelectric Coefficients in Relaxor Piezoelectric Ceramic PNN‐PZT for Vibration Energy Harvesting

It is well known that the piezoelectric performance of ferroelectric Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT) based ceramics is far inferior to that of ferroelectric single crystals due to ceramics' polycrystalline nature. Herein, it is reported that piezoelectric stress coefficient e₃₃ = 39.24 C m^?2 (induced electric displacement under applied strain) in the relaxor piezoelectric ceramic 0.55Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃–0.135PbZrO₃–0.315PbTiO₃ (PNN‐PZT) prepared by the solid state reaction method exhibits the highest value among various reported ferroelectric ceramic and single crystal materials. In addition, its piezoelectric coefficient d₃₃* = 1753 pm V^?1 is also comparable with that of the commercial Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃‐PbTiO₃ (PMN‐PT) piezoelectric single crystal. The PNN‐PZT ceramic is then assembled into a cymbal energy harvester. Notably, its maximum output current at the acceleration of 3.5 g is 2.5 mA_pp, which is four times of the PMN‐PT single crystal due to the large piezoelectric e₃₃ constants; while the maximum output power is 14.0 mW, which is almost the same as the PMN‐PT single crystal harvester. The theoretical analysis on force‐induced power output is also presented, which indicates PNN‐PZT ceramic has great potential for energy device application.     

(Zn_(1/3)Nb_(2/3))~(4+)取代的BNT系无铅压电陶瓷性能

采用两步合成工艺,制备了新型Bi1/2Na1/2Ti1–x(Zn1/3Nb2/3)xO3(简称BNTZN—100x)系无铅压电陶瓷。研究了B位复合离子(Zn1/3Nb2/3)4+取代量对BNT陶瓷介电及压电性能的影响。结果表明:当0.005≤x≤0.020时,该体系陶瓷具有三方、四方共存的准同型相界(MPB)结构。在MPB附近,具有较佳的压电性能:当x为0.020时,d33为97pC/N,kt为0.47。εr-t曲线显示该体系材料具有明显的弥散相变特征。具有高kt值,低kp值;kt/kp较大,具有较大的各向异性,是一种适合高频下使用的优良超声换能材料。     

用于高频谐振器的PbTiO_3基压电陶瓷

传统的PZT压电陶瓷的相对介电常数较大,一般为1 000以上,用于高频谐振器不易与线路匹配;而PbTiO3基压电陶瓷的相对介电常数较小,一般仅为200左右,对于10 MHz以上频率的谐振器,用PbTiO3基压电陶瓷作为压电振子是最佳的选择。本文主要研究用于高频谐振器的MnO2和Nd2O3改性PbTiO3基压电陶瓷的性质。PbTiO3基压电陶瓷的性质的改善是与此种陶瓷的制备工艺,显微结构和电导机制紧密相关的。     

聚丙烯压电驻极体薄膜声电传感器的性能

压电驻极体（也称为铁电驻极体）是以空间电荷驻极体为基体的一类新型压电功能材料,这种材料不仅具有与压电陶瓷相近的压电活性,同时拥有柔韧、低介电常数和低声阻抗等特点。本研究制备了基于聚丙烯（PP）压电驻极体薄膜的声电传感器,并采用电压放大电路和电荷放大电路对其在声频下的灵敏度进行了测量。结果表明,PP压电驻极体声电传感器在1 kHz下的电压灵敏度约为0.8 mV/Pa,并在300 Hz~10 kHz的声频范围内有良好的线性输出特性。