力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数

为表征Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT)薄膜的横向压电性能,以纯力场鼓包测试模型和铁电薄膜材料压电方程为基础,推导了PZT铁电薄膜的力电耦合鼓包本构模型。采用溶胶-凝胶法制备了PZT铁电薄膜,并通过化学腐蚀法获得PZT薄膜鼓包样品。在外加电压为0~14V的条件下进行鼓包测试。结果表明,在纯力场作用下,PZT薄膜的弹性模量和残余应力分别为91.9GPa和36.2MPa;随着电压从2V变化到14V,PZT薄膜的横向压电系数d31从-28.9pm/V变化到-45.8pm/V。本工作所发展的力电耦合鼓包测试技术及力电耦合鼓包本构模型为评价铁电薄膜材料的横向压电性能提供了一种有效的分析方法。     

水听器用钹式压电复合物的试验研究

本文研究了金属端帽钹式 (Cymbal)压电复合物的等效等静压压电性能及自由场电压灵敏度。钹式压电复合物由在厚度方向极化的压电陶瓷片 (PZT - 5A)夹在两个薄的黄铜端帽之间 ,每一个端帽的内表面都有一个圆台形空穴。形状参数优选后的钹式压电复合物的等效等静压压电电荷常数dhe 及等效等静压压电电压常数 ghe分别达到 6 81 3pC/N和 5 80× 1 0 -3 Vm/N ,比相同尺寸的陶瓷元件分别要高出 1 36倍和 1 45倍。在频率为 1KHz时的自由场电压灵敏度达 - 1 90dB     

排列–浇铸法制备柔性压电纤维复合驱动器

设计了该压电纤维复合驱动器的结构,包括叉指电极板、粘结层和压电纤维复合层三部分。采用排列–浇铸法制备了柔性的层状压电纤维复合驱动器。测试了铌锌锆钛酸铅(PZN-PZT)陶瓷的电学性能及力学性能,理论推导了压电纤维复合材料的压电性能,并采用基于LabVIEW的动态应变系统测试了驱动器的应变性能。结果表明,PZN-PZT陶瓷的压电常数d33为520 pC/N,居里温度Tc为320℃,弹性柔顺系数s33为20.5×10–12m2/N。压电纤维复合材料的理论压电常数d33为509 pC/N,d31为–156 pC/N。在300 V正弦交变电压作用下,驱动器可以产生100με的纵向应变和58με的横向应变,即纵横向伸缩分别可达3.6和1.7μm,说明该驱动器具有较高的机电性能。     

改性PLZT陶瓷偏压压电效应的研究

本文讨论了铌和钡改性的PLZT10/65/35铁电陶瓷的横向场诱应变X2,不同温度及偏压下的介电常数K33,平面机电耦合系数kp和弹性柔顺系数SE11,并计算了等效压电常数d31。铌和钡改性的PLZT铁电陶瓷在15kV/cm的电场下横向应变分别为-51×10-4和-4.5×10-4。实验表明它们的k。和d31值可由直流偏压控制,室温下k。的饱和值分别为0.53和0.52,｜d31｜的最大值分别为230pC/N和225pC/N,且压电常数的温度系数都比PMN-PT系陶瓷小得多。     

基于PZT薄膜面内极化工作的低应力压电微传声器

本文设计、制作并测试了一种基于压电PZT薄膜面内极化工作的压电微传声器.利用压电薄膜的纵向压电常数,并通过压电微传声器面内电极的设计提高电极间距,以提高压电微传声器的灵敏度.由于基于PZT薄膜的多层结构常具有很大的残余应力,通过5种不同振动膜材料与PZT薄膜的应力匹配实验,研究了降低振动膜应力的方法.结果表明,对于相同尺寸的膜片,PZT/ZrO2/LTO/Si3N4具有最小的变形,其中心处的变形(200 nm)仅为膜片PZT/ZrO2/Si3N4/SiO2中心处变形(17μm)的1%.采用体硅微加工工艺制作了具有方形振动膜(2 mm×2 mm)的压电微传声器结构,采用LTO/Si3N4多层结构作为振动膜结构,方形膜片中心的圆形结构为PZT薄膜,环形叉指结构为Au/Cr电极.压电微传声器在0.15 kHz~6 kHz频率范围内的灵敏度约为0.1 mV/Pa.     

聚苯胺改性0-3 型PZT/ 聚氨酯复合材料的极化与电性能

以聚苯胺( PANI) 原位聚合改性聚氨酯( PU) 树脂为基体, 锆钛酸铅( PZT) 陶瓷为功能相, 制备了0-3 型压电复合材料, 研究了复合材料极化和电性能。结果表明: 适量PANI 能够有效地提高0-3 型复合材料的极化和压电性能。随着PANI 含量增加, 复合材料的压电系数d33和机电耦合系数kp 迅速增大。当PANI 体积分数为4 %时, 复合材料的d33 = 34 pC/ N , kp = 0.25 , 均达到最大值。复合材料的介电常数和介电损耗随PANI含量的增加而上升。      

PZT/环氧树脂1-3-2型压电复合材料的制备及性能

采用压电陶瓷基板与1-3型压电复合材料串联连接,沿表面两相互垂直的方向切割PZT陶瓷,在切槽间浇注环氧树脂,制备出新型的1-3-2型压电复合材料.实验测试了材料的压电和介电性能,结果表明其d33常数达到400 pC/N,振动位移113.5pm,声速3500m/s,声阻抗17.6Mraly,厚度机电耦合系数0.62,带宽3.6kHz,相对介电常数817,介质损耗0.02.     

多孔PTFE/P(VDF-HFP)复合膜的驻极体性质

通过栅控恒压负电晕充电、等温表面电位衰减测量、热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge,TSD)电流谱分析、电荷TSD和压电d33系数测量等方法,首次研究了将旋涂在基片上的含一定溶剂的聚偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))薄膜与多孔聚四氟乙烯薄膜均匀压合形成的多孔PTFE/P(VDF-HFP)双层复合膜系的驻极体性质.从多孔PTFE面充电的双层膜具有较从P(VDF-HFP)面充电优异的多的电荷热稳定性.使用介电谐振谱测量的双层膜的压电d33系数(31pC/N)是传统的铁电聚合物材料PVDF相应值(15 pC/N)的2倍左右.     

切割-填充法制备粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器

采用切割-填充法制备了一种粗压电陶瓷纤维复合材料驱动器,该驱动器由叉指电极电路板、环氧树脂黏结层和粗压电陶瓷纤维复合材料层三部分组成。理论计算了粗压电陶瓷纤维复合材料的压电性能,并采用TF Analyzer 2000铁电分析仪和基于LabVIEW的动态应变采集系统测试了该驱动器的P-E回线和应变性能。结果表明:粗压电陶瓷纤维复合材料的理论压电常数d33和剩余极化强度Pr分别为634pC·N-1和31.4μC·cm-2。且在±1,000V正弦交变电压作用下,驱动器可以产生纵向和横向应变分别为30με和20με,即纵向和横向伸缩分别可达0.63μm和0.34μm。     

CeO2改性压电陶瓷（Bi0．515Na0．5）0．94（Ba0．8Sr0．2）0．06TiO3备及性能研究的制

实验采用传统陶瓷工艺技术制备无铅压电陶瓷（Bi0．515Na0．5）0．94（Ba0．8Sr0．2）0．06TiO3-x（w％）CeO2（缩写为：BNBST—x）。研究表明：掺杂CeO2的BNBST—x系压电陶瓷,极化电压为4．5kV／mm、极化温度为70℃、极化时间为40min是合适的极化条件,且在CeO2的掺杂含量为0．2wt％时,陶瓷性能最佳,其中压电常数d33=91pC／N、平面机电耦合系数kp=31％、介电常数εr=1666、介质损耗tanδ=0．042、居里温度Tc=338℃。     

0-3型橡胶基压电阻尼复合材料的制备及其性能

本文以通用橡胶为基体材料,以一定体积分数的锆钛酸铅粉体（PZT）为压电相、导电炭黑为导电相制备了0-3型压电阻尼复合材料。经过直流高温油浴极化处理后,获得了在低频下具有较高损耗因子的压电阻尼材料,并研究了其断面形貌、压电应变系数、损耗因子等各项性能。     

注射法制备1-3连通压电复合材料及性能研究

采用陶瓷注射成型技术制备PZT陶瓷阵列,经过脱脂、烧结、灌注环氧树脂以及后加工得到长径比为4~5的1-3连通压电复合材料,并对其压电性能和机电转换性能进行研究。结果表明,压电系数d_(33)达到400p C/N以上,与压电陶瓷的相当;纵横耦合比k_t/k_p在2左右,高于PZT陶瓷的纵横耦合比。     

一次逆、二次正压电效应在自感知执行器上的应用

提出利用一次逆、二次正压电效应为同一压电体内的双向效应原理,进行传感器与执行器集成一体化——自感知执行器的研究.即利用一次逆压电效应输出一个微位移,作为执行器使用;利用二次正压电效应的输出电荷自感知执行器的输出位移,作为传感器使用.在准静态（电压0～50V）和低频（电压100V,频率10Hz）条件下,分别进行了一次逆压电效应输出位移、二次正压电效应输出电压的实验,并将得到的数据进行归一化处理.实验结果表明,通过测量二次正压电效应产生的电荷能够较好地自感知一次逆压电效应产生的位移.     

铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究

采用传统的固相反应合成法制备了结构较为致密的0.9(K0.5Na0.5)NbO3-0.1LiSbO3(KNN-LS)无铅压电陶瓷,研究了其相结构、压电、介电、损耗以及铁电性质.常温下的压电陶瓷具备四方钙钛矿结构,具有较高的压电系数d33=131pC/N和低的介电损耗tanδ=0.09(10kHz)等优点.另外,常温下的KNN-LS陶瓷存在着较为饱满的电滞回线,其剩余极化率Pr为16.1μC/cm2,矫顽场为EC=14.8kV/cm.性能较KNN压电陶瓷有了较大的提高.     

A cylindrical micro ultrasonic motor using PZT thin film deposited by single process hydrothermal method (phi2.4 mm, L=10 mm stator transducer)

A micro ultrasonic motor using PZT (lead zirconate titanate) thin film has been improved by a single process hydrothermal method. The hydrothermal method is a unique method for depositing PZT thin film in a solution. An earlier reported hydrothermal method consisted of two linked processes. Our new method, however, has only a single process. Hence, less distribution of chemical components of the PZT film contributes to a higher efficiency of the stator transducer. The piezoelectric factor d(31) was -30 pC/N for this new method, which is six times larger than that of the previous method. The output torque of the micro ultrasonic motor fabricated by the single process hydrothermal method was measured. The output torque was 7.0 muNm, and the maximum revolution speed was 880 rpm at 15 Vp-p driving voltage.     

热压法制备0.3PZN-0.7PZT压电陶瓷研究

研究了热压法制备０．３ＰＺＮ－０．７ＰＺＴ系压电陶瓷过程中,铅含量以及热压和退火工艺对材料性能的影响．实验结果表明,适当降低铅含量、提高退火温度和退火时间可得到性能优良的压电陶瓷．制得的压电陶瓷密度接近理论密度,电性能指标为： ｄ_３３＝７１５ ｐＣ／Ｎ, Ｋ_ｐ＝０．６５, ｔｇδ＝２．９％, ε_ｒ＝３４５７, Ｑ_ｍ＝５０．１．     

Sm掺杂增强PZT基弛豫型铁电陶瓷压电性能研究

锆钛酸铅(PZT)基压电陶瓷是一类应用非常广泛的功能材料, 可应用于水声换能器、压电马达、医疗超声换能器以及声表面波滤波器等。通过改性提高PZT基压电陶瓷的压电性能一直是该领域的研究热点。本工作采用传统固相反应法制备了准同型相界(Morphotropic Phase Boundary, MPB)组分的Sm-0.25PMN-0.75PZT压电陶瓷, 并对其微观结构以及宏观性能进行了系统研究。研究结果表明：引入Sm³⁺可以增强压电陶瓷的局域结构异质性, 提升介电响应从而提高压电性能。当Sm³⁺引入过多时, 铁电极化的长程连续性被大面积打断, 压电性能下降。本实验中得到的最优组分压电陶瓷性能为：高压电系数d₃₃~824 pC/N, 高压电电压常数g₃₃~27.1×10^-3 m²/C和相对较高居里温度T_C~178 ℃, 电致应变在室温至150 ℃范围内低于5%, 有较好的温度稳定性, 是极具应用前景的高性能压电材料。     

Characterization of sol-gel Pb(Zr0.53Ti0.47O3) in thin film bulk acoustic resonators

The behavior of {f111g}-textured Pb(Zr(0.53Ti0.47O3) (PZT) deposited by the sol-gel technique in thin film bulk acoustic resonators (TFBAR's) was investigated at a resonance frequency of about 1 GHz. The resonators were fabricated on Si wafers using deep silicon etching to create a membrane structure and using platinum as top and bottom electrodes. The best response of the resonators was observed at a bias voltage of -15 kV/cm with values of about 10% for the coupling constant and about 50 for the quality factor. This voltage corresponds to optimal values of piezoelectric constant d33 and dielectric constant measured as a function of the electric field. The influence of a bias voltage on the resonance frequency, antiresonance frequency, and coupling constant were observed. Both the resonance and antiresonance frequency show a hysteretic change with applied bias. This effect can be used to shift the whole band of a filter by applying a voltage. The TFBAR structure also allowed us to extract values for materials parameters of the PZT film. Dielectric, piezoelectric, and elastic properties of the f111g-textured PZT film are reported and compared to direct measurements and to literature values.