组分材料特性对压电复合材料性能的影响

影响压电复合材料性能的因素有很多,主要应用有限元法分析了基体相以及压电相材料的材料特性对压电复合材料性能的影响。选用13型压电复合材料作为研究对象,压电相为PZT5H,环氧树脂作为基体相。研究结果表明:压电相及基体相的材料特性对压电复合材料的性能有着较大的影响。     

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。     

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。     

高g常数的梯状结构PZT压电陶瓷——国外新型压电材料简介

本文简要地介绍了一种有规律控制的高g常数的梯状结构PZT压电陶瓷,并对其性能作了简要的讨论.文中还对梯状结构PZT压电陶瓷和普通结构PZT压电陶瓷及珊瑚结构PZT压电陶瓷在性能上作了对比,表明高g常数的梯状结构PZT压电陶瓷是一种新型压电材料.     

压电陶瓷相体积分数对1-3型压电复合材料性能的影响

研究了１－３型压电复合材料的静水压压电性能、声学性能及机电性能与压电陶瓷相体积分数φ之间的关系。ＰＺＴ棒作为压电相,截面为正方形;环氧树脂作为衬底材料。静水压压电常数（ｄｈ和ｇｈ）、静水压灵敏值ｄｈ·ｇｈ、机电耦合系数ｋｔ、机械品质因数Ｑｍ值等都与压电陶瓷相的体积分数有关。     

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。     

银掺杂对低温烧结四元系陶瓷压电性能的影响

研究了微量银掺杂对多层压电陶瓷器件中使用的高性能低温烧结PMN－PNN－PZT（PMNNZT）基陶瓷压电性能的影响。结果表明：在烧结后没有产生明显的新相，少量银掺杂促进了陶瓷的烧结，增强了PMNNZT陶瓷的铁电性。对其压电性能的影响比较显著，具体表现为：微量的银掺杂增强了压电性能，但更多的银掺杂恶化了陶瓷的压电性能。该文解释为银掺杂影响了压电陶瓷材料的应变性能，从而进一步影响了压电性能。     

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。     

形状参数对1-3型压电复合材料性能的影响

研究了１－３型压电复合材料的静水压压电性能及声学性能,机电性能与厚度之间的关系。ＰＺＴ棒作为压电相,截面为正方形,环氧树脂作为衬底材料,压电陶瓷的体积百分比为５％左右。静水压压电常数,静水压灵敏值,机电耦合系等都与压电陶瓷棒的宽厚比有关。     

NBT基无铅压电陶瓷滤波器

主要研究了用改性的(NaBi)0.5TiO3(NBT)基无铅压电材料制作的压电陶瓷滤波器。在研究过程中出现很多不同于以往的情况，这些一方面是由于NBT基材料与传统PZT基材料的介电性能有较大差异造成的，另一方面说明NBT基材料的压电性能较PZT基材料还有进一步提高的必要。     

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.     

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。     

基于MEMS的硅基PZT薄膜微力传感芯片

为了测量毫克级的微小力,设计并制造了一种硅基PZT薄膜悬臂式微力传感芯片。采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上成功制备了厚度不同(300~800 nm)的锆钛酸铅(Pb(ZrxTi1-x)O3)薄膜,薄膜表面均匀,无裂纹。通过测试和分析,研究了PZT薄膜的制备工艺参数和压电、铁电、阻抗特性。采用微机械加工手段制作了长度为1 000μm、500μm、250μm的硅基PZT薄膜微型悬臂结构。当在悬臂的自由端沿着厚度方向施加毫克级的微小力时,微型悬臂就会在厚度方向发生弯曲和振动,通过测量在压电材料表面电极上的电荷量,并通过计算可得到微型悬臂所受的集中力的大小,实现微力的测量。该文还对微力传感芯片的工作方式进行了研究,初步设计了传感器系统模型。     

Etching characteristics and absence of electrical properties damage of PZT thin films etched before crystallization

The ion beam etching (IBE) process was performed on the amorphous PZT film which is deposited on the LNO coated SiO₂/Si substrate, followed by the annealing step at the crystallization temperature. No damaged layer can be observed on the PZT film surface after etching. Compared to the un-etched PZT film, there is no or very little degradation on the dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties. The mechanism will be discussed in this paper. These results are very beneficial to the development of the ferroelectric film applications in the DRAM, FERAM and MEMS field.     

High Performance Piezoelectric Microspeakers and Thin Speaker Array System

This paper reports on an improved piezoelectric microspeaker with a high sound pressure level of 90 dB, a total harmonic distortion of less than 15%, and coherence higher than 0.9. The fabricated Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT) microspeakers have a thickness of only 1 mm including the speaker frame and an active area of 18 mm×20 mm. To achieve higher sound pressure and lower distortion, the PZT piezoelectric microspeaker has a well‐designed speaker frame and a piezoelectric diaphragm consisting of a tilted PZT membrane and silicone buffer layer. From the simulation and measurement results, we confirmed that the silicon buffer layer can lower the first resonant frequency, which enhances the microspeaker's sound pressure at a low frequency range and can also reduce useless distortion generated by the harmonics. The fabricated PZT piezoelectric microspeakers are implemented on a multichannel speaker array system for personal acoustical space generation. The output sound pressure at a 30 cm distance away from the center of the speaker line array is 15 dB higher than the sound pressure at the neighboring region 30 degrees from the vertical axis.     

低声阻抗0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料的研制

压电陶瓷材料的高声阻抗制约着其在水听器和超声成像方面的应用。为了对压电陶瓷材料的声阻抗和声速进行调节,本研究以聚偏氟乙烯(PVDF)及钛酸铅(PT)和锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷粉体为原料,经过流延、热压等工艺制得了4种含有不同量PT及PZT的0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料。研究了所制压电复合材料的声学、压电和介电性能。结果表明:所制压电复合材料的声阻抗均小于140 MPa.s/m,最优压电应变常数d33达43 pC/N,相对介电常数为185～210,介质损耗约为2×10–2。     

原位制备PZT/ZrO2纳米复相陶瓷强韧机制研究

采用聚合物B位前驱体法制备了锆钛酸铅基(PZT/ZrO<,2>)纳米复相陶瓷,研究了所制陶瓷的力学性能.采用残余应力场模型讨论了纳米ZrO<,2>粒子强韧化PZT基体的机制.结果表明:四方和单斜ZrO<,2>纳米粒子在原位析出,PZT/ZrO<,2>纳米复相陶瓷的断裂韧性和抗弯强度相对于纯PZT分别提高了79%和41%...     

形状参数对Cymbal执行器压电性能的影响

研究金属端帽及压电陶瓷的形状参数对压电复合执行器 Cymbal压电性能的影响。Cymbal执行器由在厚度方向极化的压电陶瓷片 (PZT- 5 A)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。Cymbal执行器的纵向等效压电常数 de33与金属端帽的直径 de2 、内腔深度 te、黄铜箔的厚度 tb及压电陶瓷片的直径dp、厚度 tp有关