铋基无铅压电敏感材料的性能调控研究进展

基于无铅压电陶瓷的高性能器件的应用日益广泛。铋基材料具有一定的综合性能,尤其在高温压电领域,是一种有潜力替代锆钛酸铅(PZT)基材料的候选体系。文章综述了与如何调控无铅压电材料性能这一关键问题相关的国内外研究进展,对调节相界、掺杂、调控制备工艺和畴工程等多方面进行了阐述,并尝试分析了无铅压电体系在实用化道路上存在的亟待解决的问题。     

压电陶瓷的新应用及新工艺

压电器件及其应用的发展，取决于压电材料种类的更新和性能的提高。随着新工艺和新材料的出现，压电器件的应用也日新月异。文章介绍了压电材料近来的一些新应用及新工艺。     

厚度切变模谐振器用压电陶瓷材料研制

本文介绍一种用于厚度切变模谐振器的锆钛酸二无系压电陶瓷材料，该材料致密性好，机械品质因素高，材料的谐振频率温度相对漂移小，用该材料制成的压电变模谐振器具有体积小，器件起振灵敏度高，器件谐振频率温度相对漂移小的特点，目前已投入批量化工业生产。     

BNKABTx无铅压电陶瓷制备工艺研究

利用XRD、SEM等现代分析技术,研究了[Bi0.5(Na0.985-xKxAg0.015)0.5]0.94Ba0.06TiO3系无铅压电陶瓷的合成温度、烧成工艺条件对陶瓷微结构和压电性能的影响,同时研究了极化条件对材料压电性能的影响。结果表明,适当地提高合成温度有利于主晶相的形成,适当升高烧结温度有利于提高材料的压电性能。提高极化电压和极化温度,适当延长极化时间,有利于提高材料的压电性能,但过高的温度因受材料高温下退极化的影响而导致材料压电性能变差。     

BS-PT基高温压电超声换能器研究

针对高温超声检测技术的应用需求,该文研究了基于钪酸铋-钛酸铅(BS-PT)基高温压电陶瓷材料的高温超声换能器。利用PiezoCAD器件仿真软件设计并制作了一款1 MHz的高温压电超声换能器,且在200 ℃下对该器件的电学和声学性能进行了测试和分析。结果表明,随着测试温度的升高,换能器的脉冲回波幅值虽略有降低,但其中心频率、带宽变化不明显,带宽仍保持在20%左右。该文设计并制备的BS-PT基高温压电超声换能器可以在200 ℃环境中正常稳定工作。     

BiScO_3-PbTiO_3基高温压电陶瓷研究进展

兼具优异压电性能和高居里温度(tC)的压电陶瓷在高温极端环境条件下具有非常重要的用途,是当今压电铁电材料研究热点之一。简要总结了压电陶瓷的居里温度、压电介电性能等的影响因素,重点介绍钙钛矿结构BiScO_3-PbTiO_3(BSPT)二元体系,从离子取代、化合物复合、氧化物掺杂等方面归纳总结该体系的改性研究进展。     

压电能量收集器的研究现状

压电能量收集器是能量转换的核心器件之一,其性能的好坏直接决定输出能量的大小及能量转换效率的高低。综述了压电能量收集器的组成部分和各个方面:压电材料、器件结构及振动模式的特性、应用状况和存在的问题,分析了各部分的优缺点,并对压电能量收集器的研究方向作了展望。     

无铅压电陶瓷材料研究进展

系统分析了无铅压电陶瓷材料的研究现状,在此基础上,对(Bi, Na)TiO3-Ba(Zr,Ti)O3及CaBi4Ti4O15(CBT)基两类无铅材料进行了研究。结果表明:非化学计量掺杂及A位空位的存在有助于提高(Bi, Na)TiO3-Ba(Zr,Ti)O3材料的压电活性,通过引入适量的Sn,在该体系中得到了d33高达196 pC/N的材料。通过A位小离子复合取代及引入A位空位的方法,大大提高CaBi4Ti4O15材料的压电性能,居里温度及高温电阻率。得到了居里温度高达866℃,d33为20 pC/N的优质高温无铅压电材料。     

强脉冲γ线辐射对压电陶瓷材料性能的影响

加速度压电传感器是反应堆内常用的振动测量器件,其核心部件是压电陶瓷材料。由于在强核辐射环境下,中子和γ线分别于压电陶瓷内的原子核和核外电子发生相互作用,发生微观损伤,此损伤经由分子尺度、介观尺度直至会表现为宏观性能（包括材料的压电性能及表观形貌信息等）的变化,将影响器件的性能。长时间、高剂量率γ线辐照对压电陶瓷材料性能变化已有研究,然而短时间、高剂量率γ线辐照对压电陶瓷材料性能变化的研究较少。该文在辐射装置上进行压电陶瓷材料的高剂量率γ线辐照,随后对材料辐照前、后的压电性能、表观形貌等信息进行实验测试,通过测试结果分析了高剂量率γ线辐照对压电陶瓷材料性能的影响。     

压电陶瓷谐振器

随着我国电子陶瓷技术的不断发展,作为电子陶瓷的一个分支压电陶瓷器件无论是在产品的电性能方面或是在质量和品种上均以较快的速度更新换代。压电陶瓷谐振器是近几年来发展较快,引人瞩目的一种压电器件。 近几年材料通过专业技术人员的研究,出现了很多性能优良的压电陶瓷材料,这些材料分别在介电常数、机电耦合系数、机械品质因数方面均趋于系列化,更重要     

压电薄膜特性参数的测量方法

随着电子元器件向微型、高灵敏、集成等方向发展,薄膜材料及器件在微机电(MEMS)系统中得到广泛应用,而测量压电薄膜特性参数的方法与体材料相比有很大的不同.介绍了当前测量压电薄膜特性参数的两大类方法:直接测量法(包括气腔压力法、悬臂梁法、激光干涉法和激光多普勒振动法)和间接测量法(传统阻抗分析法),详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题,比较了这些方法的优缺点,并对未来压电薄膜特性参数的测试表征作了展望.     

压电和铁电薄膜及其应用的发展趋势

本文讨论了压电和铁电薄膜材料及其在固体器件中应用的发展趋势。薄膜生长技术的进展,为压电和铁电薄膜集成固体器件在各个领域的应用开辟了广阔的前景。ZnO和AIN薄膜将广泛地用于SAW和BAW器件。特别是成功地制作了薄膜体声波谐振器和高次谐波体波谐振器。以PbTiO_3为基的PZT和PLZT固溶体外延薄膜将应用于热电探测器和SAW器件。在实现了对多层薄膜的界面结构及其特性的成功控制之后,铁电薄膜将在铁电存储和集成光学领域发挥重要作用。     

压电聚合物驻极体材料的现状与动态

综述了压电聚合物驻极体材料的现状和进展。聚偏氟乙烯(PVDF)家族作为一类传统的压电、热释电和铁电聚合物，30余年来已研制出成百种功能元器件，近年来仍颇具活力。以奇数尼龙、亚乙烯基二氰共聚物及聚脲为代表的发展中有机压电材料，可望明显地扩展PVDF家族的应用范围，但它们中的大多数仍待产业化。而近年来发展起来的以聚丙烯蜂窝膜和聚四氟乙烯多孔膜为代表的新一代空间电荷型多孔压电传感膜，由于揉合了压电陶瓷和铁电聚合物PVDF家族的各自优势，从而在压电性及其功能应用方面成为极具竞争力的空间电荷型聚合物压电功能材料。     

Flexible Piezoelectric Nanocomposite Generators Based on Formamidinium Lead Halide Perovskite Nanoparticles

Organic–inorganic lead halide perovskite materials have recently attracted much attention in the field of optoelectronic devices. Here, a hybrid piezoelectric nanogenerator based on a composite of piezoelectric formamidinium lead halide perovskite (FAPbBr₃) nanoparticles and polydimethylsiloxane polymer is fabricated. Piezoresponse force spectroscopy measurements reveal that the FAPbBr₃ nanoparticles contain well‐developed ferroelectric properties with high piezoelectric charge coefficient (d₃₃) of 25 pmV⁻¹. The flexible device exhibits high performance with a maximum recordable piezoelectric output voltage of 8.5 V and current density of 3.8 μA cm⁻² under periodically vertical compression and release operations. The alternating energy generated from nanogenerators can be used to charge a capacitor and light up a red light‐emitting diode through a bridge rectifier. This result innovatively expands the feasibility of organic–inorganic lead halide perovskite materials for application in a wide variety of high‐performance energy harvesting devices.     

周期压电复合材料均匀化常数的数值模拟

电弹性材料已很久并广泛地应用于传感器和变频等机电设备方面。利用渐近展开法对小周期复合材料结构中刻画压电现象的电势与位移得到了高阶双尺度渐近展开式,建立了局部单胞内电场与位移场的相互耦合关系,并给出了压电复合材料均匀化物理参数的双尺度有限元计算方法。数值算例表明,简单的数值算例表明了公式和相关算法的有效性。     

关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题

综合分析无铅压电陶瓷在压电陶瓷材料中的地位,指出要想让无铅压电陶瓷完全取代铅基压电陶瓷在现阶段是不可能的,但对大量的压电中端应用和低端应用,无铅压电陶瓷材料与器件大有用武之地;给出了目前无铅压电陶瓷研究的主要体系,包括BaTiO3基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷和铌酸盐系无铅压电陶瓷;分析了当前无铅压电陶瓷研究开发应注意的问题,并对今后研究开发的相关方向,如提高机电耦合系数(k)、压电常数(d)和机械品质因数(Qm)等,提出了一些建议。     

结构健康监测中压电元件的温度补偿方法

在复合材料的结构健康监测中,一般采用压电元件作为激励源和接收源进行损伤监测。为了获得稳定一致的信号,必须考虑压电元件的温度效应。该文首先从理论上分析了温度对于压电元件的影响,并加以实验验证,据此提出了一种基于数字滤波器的温度补偿法。通过软件自动调节滤波器的参数,实现对波形的相位和幅度的补偿。实验验证这种温度补偿法能较好的消除压电元件温度效应。     

压电石英体声波器件的应用特点及发展趋势

压电石英晶体具有高Q值和高稳定的性能,用它作成的体声波谱振器件有十分优良的稳定频率、选择频率和传感的功能,具有损耗低、体积小、寿命长和可靠性高的特点.广泛地应用于军、民用的各种电子装置中,是现代电子工程中不可缺少的关键元器件.文章综述性地介绍了各种体声波器件的应用特点及现代电子工程对其提出越来越高的要求;对当前国内外的技术水平、发展趋势及采用新技术的途径等均分别作了叙述.