Sol-Gel法制备PZT陶瓷超细粉的研究

以乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)替代锆醇盐为原料,采用改进的Sol-Gel工艺,制备出结晶良好、化学组成精确、颗粒分散性好、粒径约为20～30nm的PZT超细粉。实验结果表明,Sol-Gel法制备的PZT粉末的合成温度比传统的固相反应法烧结温度低,在煅烧温度在550～700°C温度范围内,可制备出PZT陶瓷超细粉。     

PZT尺寸与位置对传感器导纳的影响

目前压电阻抗法应用中,锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)片尺寸及粘贴位置选择的研究尚不充分。该文通过设计对比实验,研究了 PZT尺寸与粘贴位置对传感器导纳的影响机理。结果表明,包含被测结构信息的局部密集峰主要分布在谐振频段;PZT尺寸越大,谐振频段的局部密集峰越强。压电阻抗法中,PZT尺寸应结合检测频段包含谐振频段的原则来选择,PZT的粘贴位置将影响导纳曲线上的局部密集峰分布。研究结果为压电阻抗法应用中 PZT的尺寸与粘贴位置选择提供了参考依据。     

磁电复合薄膜用高性能压电陶瓷靶材的制备

采用固相法制备了高性能的Pb(Zr0.54Ti0.46)O3压电陶瓷靶材。通过调整Sr掺杂比例,获得高性能的压电陶瓷配方,以高性能锆钛酸铅(PZT)粉体为原料,经冷等静压和高温烧结制备出磁控溅射需要的、直径为73.6mm的压电陶瓷靶材。     

多孔PZT的制备与性能研究

用传统造孔剂燃烧工艺(BURPS)法,以碳化淀粉造粒后为造孔剂,制备了不同孔率的锆钛酸铅(PZT)陶瓷,研究了孔隙率随造孔剂量变化规律,并对其介电性能和压电性能与孔隙率的关系进行了讨论.随着孔隙率的增加,材料介电常数降低和压电系数(d33)均减小,而材料的静水压压电系数、静水压电压常数 (gh)、静水品质因数均增加.结合其微观结构初步讨论了产生影响的原因,并讨论了多孔PZT做水下超声应用的可行性.     

硅基PZT薄膜的制备与刻蚀工艺研究

采用溶胶－凝胶（Sol-Gel）法制备了PZT薄膜,在600℃的退火温度下即获得了晶化完善的钙然矿铁电相结构。采用典型的半导体光刻工艺,利用HCl/HF刻蚀溶液成功地获得刻蚀线条分辨率达微米量级的PZT薄膜微图形。较好的解决了有关PZT薄膜制备与加工中存在的关键问题,为硅基铁电薄膜器件的实现奠定了良好的工艺基础。     

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%。     

MEMS兼容丝网印刷PZT压电厚膜研究

对丝网印刷PZT压电厚膜制备工艺浆料配置、印刷技术、退火条件、上下电极的选择及极化方法等进行了研究，并采用扫描电子显微镜(SEM)及与之配套的能谱分析仪对制备的PZT样品的微观结构、成分进行了测试分析。结果表明，PZT压电厚膜的膜厚可达100μm，印制图形分辨率在500μm以上，在800℃经1h退火就可获得良好的微晶结构，且具有压电特性。     

硅基PZT压电驱动MEMS光开关的设计与优化

采用压电多层悬臂梁理论分析模型，研究了一种新型PZT压电复合多层膜悬臂梁驱动光开关的机械性能，探讨了结构参数与悬臂梁机械性能的关系及影响光开关机电性能的因素。提出了一种新的硅基PZT压电复合膜悬臂梁驱动光开关的制作方法。给出了25V工作电压下优化的器件结构，并对理论分析结果与压电复合多层膜悬臂梁的有限元耦合场分析结果进行了比较。     

PZT厚膜的制备及电性能研究

用溶胶-凝胶法制备出锆钛酸铅(PZT)粉体,与流延胶以一定配比混合后流延成型,坯膜于1 100℃高温烧结2h得到PZT厚膜.利用XRD和SEM研究其组织结构,同时测试其相关电性能.结果表明,以10 mL流延胶中加入120 g PZT粉的配比进行流延较合适;得到厚度约为200 μm的钙钛矿结构压电厚膜无裂纹、晶粒尺寸小且分布均匀,其压电常数d33为109 pC/N.在1 kHz测试频率下,其介电常数为179,介电损耗为0.4.     

基于PZT的微驱动定位控制方法的研究

介绍了基于PZT的一维微动工作台，采用平行板机构，对其进行了有限元分析设计。使用精密光栅进行位移闭环检测，采用模糊PI控制算法对系统进行控制，既具有模糊控制灵活而且适应性强的优点，又具有PI控制精度高的特点。实验证明了该方法的有效性。     

PZT铁电薄膜湿法刻蚀技术研究

介绍了一种刻蚀效果良好的PZT薄膜的湿法刻蚀方法。在分析了刻蚀液成分对刻蚀效果影响的基础上,选择体积比为1∶2∶4∶4的BHF/HCl/NH4Cl/H2O溶液作为刻蚀液,刻蚀速率为0.016μm/s。实验表明,刻蚀得到的PZT薄膜图形表面无残留物,侧蚀比小(1.5∶1),侧面倾角约60°。刻蚀液对光刻胶和PZT薄膜底电极Pt的选择性好,该工艺适用于MEMS领域中PZT薄膜的微图形化。     

热释电探测器PZT晶片制备工艺研究

介绍了热释电探测器PZT晶片制备工艺及选择锆钛酸铅（PZT）陶瓷材料制作敏感元的理论依据,阐述了晶片磨抛理论,对磨抛质量影响因素进行了细致分析。对比了几种抛光液对晶片表面的抛光效果,并进行了扫描电镜和表面粗糙度分析,得到了抛光后晶片表面的扫描电子显微镜（SEM）照片和晶片表面形态,确定了最佳抛光材料。通过理论和实践的结合,研制出了完全能满足器件工艺要求的热释电探测器晶片。     

PZT叠层厚膜陶瓷材料性能的研究

使用凝胶流延成型工艺制备了PZT85/15、PZT95/5单组分厚膜及叠层厚膜.通过和单组分厚膜的性能进行对比,分析了叠层厚膜的形貌特征及介电、铁电和热释电性能.结果表明,由PZT85/15和PZT95/5组成的叠层厚膜内部均匀致密,具有良好的介电、铁电和热释电性能,极化后的相对介电常数εr=191.5,介电损耗tan δ=0.7%(温度T=20℃,频率f=1 kHz),热释电系数在41℃时达到峰值8×10-8 C/cm2·K,此后下降不明显,从而改善了单组分厚膜相变温区过窄的缺点,达到拓宽相变温区的目的,有望在红外探测和相变换能方面得到更广泛的应用.     

压电作动器在微力微位移装置中的应用

在微力微位移装置中采用闭环控制压电作动器实现微位移进给和微力加载，设计了加载机构，建立加载机构的压电作动器输入电压、加载装置输位移和输出力之间的关系。通过电容测位移仪检测输出位移，实验得到加载系统刚度，根据压电作动器输入电压、加载装置刚度，计算出加载力大小。该方法为微机械力学性能测试仪打下了基础。     

用PZT作执行器抑制柔性梁的振动

研究了用ＰＺＴ作执行器对柔性梁振动的抑制，分析了ＰＺＴ用作执行器时的电机械性能，表明了ＰＺＴ执行器在振动抑制中的最佳位置，给出了实验结果。     

新型二维压电驱动微动工作台的设计分析

研究开发了一种新型压电驱动二自由度纳米级微定位工作台。文章采用静力学理论对微动工作台的运动副进行了建模分析，推导出直角平行板柔性铰链的刚度计算表达式。采用有限元分析方法，对柔性铰链和微动工作台的静、动态力学特性数值分析，并对微动工作台的模态频率进行了实验测试。理论分析、有限元计算和实验结果的一致性说明理论分析的正确性和数值分析的可靠性。     

PZT压电纤维的制备及性能研究

以溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺制备的PZT陶瓷粉为原料,采用氧化物粉末装管法制备PZT压电陶瓷纤维.SEM分析显示,该陶瓷纤维呈圆柱型形貌,直径约为250 μm.分析了不同烧结温度下PZT陶瓷纤维的断面微结构及Pb含量变化,得出PZT陶瓷纤维的最佳烧结温度为1 000 ℃.XRD分析表明,此温度下烧结的陶瓷纤维呈单一的钙钛矿结构.实验结果表明,采用氧化物粉末装管法制备的陶瓷纤维大小均匀,结构致密,具有高长径比,克服了传统工艺不能制备结构致密的长纤维的缺陷.     

压电驱动微进给工作台设计与性能研究

根据杠杆原理,使用结构紧凑的柔性导向支承机构,将压电驱动元件的伸长量传递到精密机床的进给系统上,进行精密进给。调节输入输出比可改变输出量大小及系统刚度。简述设计过程,提出了铰链的解析模型和有限元模型。测试结果表明柔性导向支承机构的静态刚度为5.5 N/μm,自振频率为439 Hz;微进给工作台行程为25μm,静态刚度约为200 N/μm。     

PZT悬臂梁结构的优化设计

推导了单层锆钛酸铅悬臂梁伸缩振动时振幅的表达式 ,得出振幅与电势差ΔV成正比 ,与长厚比L/d成正比 ,与宽度w无关。分类分析了锆钛酸铅悬臂梁弯曲振动的各种模式 ,通过有限元分析软件ANSYS仿真得出 :在相同几何尺寸、相同电压的情况下 ,“异P同E”的振幅是“异E同P”的振幅的一半 ,两者的振幅与电势差ΔV成正比 ,与长厚比 (L/d)成平方关系 ,与宽度w无关。对于“同P同E”得出上下两层锆钛酸铅的电场差异越大 ,振幅越大。此分析方法和结论可用于锆钛酸铅悬臂梁结构的优化设计。