PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在Pt/Si衬底上制备了PbTiO3 (PT)薄膜和Pb (Zrx,Ti1-x)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度以及PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,制备的PZT薄膜为纯钙钛矿结构的多晶薄膜,有PT种子层的PZT薄膜晶粒尺寸更大,(110)面取向度更高,结晶性能更好;原子力显微镜(AFM)结果表明,制备的薄膜表面形貌比较平整、均匀、无裂纹;压电力显微镜(PFM)结果表明,压电力显微镜(PFM)结果表明,有PT种子层时,PZT薄膜的平均压电系数d33为128～237 pm/V,无PT种子层时平均压电系数d33为21～29 pm/V。在升温速率为10 ℃/s的退火条件下保温10 min时,随着退火温度的升高,PZT薄膜晶粒尺寸增大,粗糙度增大,(110)面取向度升高,平均压电系数d33增大。PT种子层能够有效的改善PZT薄膜的结晶性能和压电性能。     

CNT改性水泥基压电复合材料制备与压电性能

采用Fenton试剂结合超声分散和紫外线照射对CNT进行表面修饰,采用溶胶-凝胶法制备纳米级压电陶瓷(PZT),以CNT作为增强相,结合手动压片与直流极化工艺,制备出CNT改性水泥基压电复合材料。通过红外光谱和分光光度测试,当超声温度60℃、紫外线照射1h时,CNT分散液分散均匀,分散性最好。通过显微测试,CNT和PZT在水泥基压电复合材料中分散均匀,但结构致密度下降。压电常数和相对介电常数分别达到50.6pC/N、412.0,与相同条件下制备的PZT水泥基压电材料相比,分别提高18.5%、4.1%。同时,分散的CNT能发挥宏观量子隧穿效应,使复合材料在几乎不降低材料介电性能情况下更易极化。     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

PZT铁电厚膜声纳换能器

综述了 PZT厚膜单元声纳换能器和 8× 8阵列声纳换能器的制备方法、结构和性能 ,并介绍了 PZT厚膜声纳换能器的应用及发展前景。该厚膜是利用改进的 sol- gel工艺制备的 ,厚度为 4～ 12 μm。4μm厚的 PZT厚膜的纵向压电系数 d3 3 为 140～ 2 40 p C/ N,剩余极化强度 Pr为 2 8× 10 - 6 C/ cm2 ,矫顽场强 EC为 30× 10 3 V/ cm,相对介电系数 εr为 140 0。     

ZnCd(SCN)4晶体的电学性能和电光性能

测量了 Zn Cd(SCN) 4晶体的介电常数和直流电导率 ,结果为 :介电常数 εa=6 .9,εc=7.4。直流电导率ρa=4 .6× 10 1 0 Ω· cm,ρc=1.4× 10 1 1 Ω· cm。并用干涉法测量了该晶体的全部压电应变常数和电光系数 ,其结果为 :压电应变常数 d31 =1.5 p C/N,d36 =9.5 p C/N ,d1 4=1.6 p C/N,d1 5=15 .3p C/N;电光系数γ1 3=0 .0 4 pm /V ,γ6 3=9.4 pm /V,γ4 1 =1.3pm /V ,γ51 =1.7pm/V。     

海军舰艇军医业务支持系统设计

介绍了一种新型的基于高性能锆钛酸铅(PZT)厚膜(压电常数d31约为-280 pm/V)的微机电系统(MEMS)压电超声换能器.基于有限元法,对该种压电超声换能器进行了模拟设计.优化结果表明,边长2 mm的超声换能器,优化后其共振频率约为170 kHz,有效机电耦合系数可达7.19%.此外,根据模拟结果,制备了超声换能器并进行了测试,共振频率为119 kHz的换能器,其有效机电耦合系数最大为6.39%,共振时中心振幅约为4.8 μm@50V,并分析了模拟结果与实验结果产生误差的原因.     

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。     

PZT压电薄膜在MEMS中的应用

从MEMS应用的角度介绍了PZT压电薄膜的制备、集成工艺与压电系数的测量,并给出了压电薄膜在MEMS中的应用实例。     

不同铅气氛对0.2PZN-0.8PZT压电陶瓷性能的影响

采用二次合成法制备了掺锰三元系压电陶瓷0．2PZN-0．8PZT，系统研究了铅气氛和非铅气氛条件对陶瓷显微组织，介电性能及压电性能的影响规律并探讨了铅气氛的作用机制。实验结果表明，加铅气氛保护的试样在研究的烧结温度范围内(1050～1200℃)具有良好的微观形貌，晶粒大小均匀、致密，综合压电性能优于未加铅气氛保护烧结的试样。     

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.     

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。     

压电式空气补气阀技术研究及应用

介绍了一种基于压电双晶片的空气补气阀(ACV)。该压电阀安装于摩托车化油器怠速补气通道,通过现场传感器信号的采集,根据控制策略,利用压电阀的流量特性,实施脉冲宽度调制(PWM)驱动控制,达到国Ⅲ排放要求。该文通过对逆向压电效应、压电方程的理论分析,依据实际的双晶片尺寸,得出空气补气阀的实际位移和力矩,并通过实际的测试,发现在100V、15Hz的PWM控制波形驱动下,该压电补气阀呈现出了良好的稳定性和一致性,满足了电控化油器中对怠速智能补气的需求。     

PZT基压电陶瓷精密控制机理研究

本文论述了压电陶瓷的基本原理及其特性、驱动方法,并设计了压电陶瓷压电特性的开环测量方案.测量过程中应进一步调整光学平台的稳定性.设计了光电接收放大器.还运用共焦腔干涉方案详细分析了压电陶瓷的压电特性.     

LiClO_4·3H_2O晶体的压电性能

本文测量了LiClO_4·3H_2O晶体的压电系数,结果为:d_(33)=5.2,d_(31)=-1.0,d_(15)=0.8×10~(-12)C/N。     

压电陶瓷变压器的试制及其老化行为研究

选用不同掺锰量的0.2PZN-0.8PZT (w(MnO2)为0.2%, 0.5%, 0.8%,分别记作P1,P2,P3)压电陶瓷制作了压电变压器模拟试样,采用空气中高温下对三端电极同时进行加压极化的方法。性能测试表明,P2的压电性能最优,具有最小的机械损耗和介质损耗,适合在全波谐振频率驱动状态下工作。此外,还系统研究了P2试样压电参数的老化行为,研究结果表明:电容量C和压电常数d33的老化行为均服从对数定律。     

压电双晶片动态机电耦合特性分析

基于压电双晶片本构方程，采用机电耦合系数的一种新的“更为合理的定义方法，分析了动态情况下悬臂梁式双晶片执行器或换能器的机电耦合特性，仿真了分析了机电耦合特性与器件材料，几何尺寸以及信号频率之间的关系，结果表明，机电耦合系数随双晶片几何尺寸及信号频率起伏变化，起伏幅度随信号频率的增大而减小，随双晶片长度厚度比的增大而减小。     

Construction of Flexible Piezoceramic Array with Ultrahigh Piezoelectricity via a Hierarchical Design Strategy

The µW-level power density of flexible piezoelectric energy harvesters (FPEHs) restricts their potential in applications related to high-power multifunctional wearable devices. To overcome this challenge, a hierarchical design strategy is proposed by forming porous piezoceramics with an optimum microstructure into an ordered macroscopic array structure to enable the construction of high performance FPEHs. The porous piezoceramic elements allows optimization of the sensing and harvesting Figure of merit, and the array structure causes a high level of effective strain under a mechanical load. The introduction of a network of polymer channels between the piezoceramic array also provides increased device flexibility, thereby allowing the device to attach and conform to the curved contours of the human body. The unique hierarchical piezoceramic array architecture exhibits superior flexibility, a high open circuit voltage (618 V), high short circuit current (188 µA), and ultrahigh power density (19.1 mW cm⁻²). This energy density value surpasses previously reported high-performance FPEHs. The ultrahigh power flexible harvesting can charge a 0.1 F supercapacitor at 2.5 Hz to power high-power electronic devices. Finally, the FPEH is employed in two novel applications related to fracture healing monitoring and self-powered wireless position tracking in extreme environments.     

压电振子复参数等效电路模型研究

为得到压电振子精确的等效电路,将等效电路参数设为复数,即每一电路元件参数包含实部和虚部两部分,其中实部部分意义与传统参数意义相同,而虚部部分表示相应的机械、介电及压电损耗。为得到等效电路参数,给出了等效电路参数与压电材料参数之间相互关系。通过仿真和实验两种方法对复数模型与传统模型进行了性能比较,验证了复数等效电路模型的有效性和精确性。     

一种新型固态摩擦驱动器

设计和装配了一种新型固态摩擦驱动器（具有对称双面齿和压电陶瓷结构的行波型超声波马达）的实验样机。该样机提供一种新颖的对称式双面设计结构，实现将材料点的椭圆形运动轨迹耦合到两个独立的接触表面，本质上，增大了马达输出力矩的能力。新型马达具有小型量轻、响应速度快、无电磁干扰、力矩波动小、高的力矩密度和输出端不需要齿轮降速机构而直接实现驱动等特点。阐述了新型马达的工作原理，用有限元法（ＦＥＭ）分析了马达振动体部分的各阶振动模态和相应的固有频率，分析中计入了压电陶瓷的压电效应对模态和频率的影响。采用ｖｏｎ－ｍｉｓｅｓ法获得了振动体２Ｄ和３Ｄ动态变形分布和应力分布，数字计算优化了马达的结构形式。     

压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0