压电厚膜驱动的高刚度微变形镜的制备

研究制备了一种压电厚膜微变形镜,微变形镜的连续薄膜式单晶硅镜面由61单元压电厚膜致动器阵列驱动.以镜面冲程与工作频带宽为目标,对微变形镜的结构参数进行优化设计,根据优化参数采用硅微加工技术试制了61单元致动器的微变形镜.镜面、压电陶瓷与弹性支撑层厚度分别为100μm、60μm与60μm,单元间距为5mm,通光口径为40 mm.对制备的样品性能进行了测试,微变形镜在100 V电压驱动下变形量约为2.84μm,工作带宽大于10 kHz.测试结果还表明压电厚膜驱动的微变形镜拥有较高刚度,有利于提高镜面初始平面度.     

AlN薄膜体声波谐振器研究

采用一维Mason模型,研究了体声波谐振器的频率特性,探讨了压电薄膜AlN和上电极膜厚对谐振频率的影响,压电参数d33及压电薄膜与电极的厚度比率对机电耦合系数的影响,同时研究了谐振区域的面积和声能在衬底中的损耗对品质因数的影响.测量的体声波谐振器频率特性曲线与模拟结果吻合的较好.     

MEMS变形镜用PZT厚膜致动器阵列的制备及性能表征

提出了一种基于锆钛酸铅(PZT)压电厚膜致动器阵列驱动的MEMS微变形镜,建立了该微变形镜的结构模型,分析了其结构中各层厚度对其性能的影响.PZT压电厚膜是通过基于PZT压电陶瓷体材料的湿法刻蚀技术制备的,刻蚀液为1BHF2HCl4NH4 Cl4H2O.以数字锁相方法测试了压电厚膜的介电性能,在100 kHz以下时,其介电常数和介质损耗分别优于2400和3%.利用悬臂梁方法测试了压电厚膜的也.横向压电系数,约为-250 pm/V.制备了4×4阵列的压电致动器阵列.采用激光多普勒测试压电致动器的电压位移曲线,在100 V的电压驱动下致动器的变形量大约为2.2/μm;测试了致动器的频率响应,其谐振频率高于100 kHz;致动器刚度大,带负载能力强.     

薄/厚膜压电参数测量方法的研究进展

介绍了当前测量薄/厚压电参数的2大类方法:直接测量法(包括Berlincourt法、圆片弯曲技术、激光干涉法、扫描激光多普勒振动法、原子力显微镜法)和间接测量法(包括体声波响应和表面声波响应法、复合谐振法).详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况和存在的问题,比较了这些方法的优缺点.结果表明,高分辨率的双束激光干涉和表面扫描振动相结合的方法将是评估压电参数方便、准确和可靠的方法,有望成为将来表征薄/厚膜压电特性的标准方法.     

新型高灵敏度压电陶瓷多层膜结构加速度传感器

采用压电陶瓷粉体厚膜流延成型工艺和陶瓷内电极共烧技术制成了一种圆环状多层膜结构的压电陶瓷片,用它代替以往圆环状单片压电陶瓷片后,其压电加速度的灵敏度大幅度提高。本文对该加速度的性能进行了研究。这种体积小、重量轻、灵敏度高的新型加速度计可望在高新技术领域中获得应用。     

化学改性对气体压力膨化孔洞聚丙烯膜的压电热稳定性和机电性能的影响

通过压电d33系数等温衰减测量、热刺激放电（TSD）技术及介电谐振谱分析，研究了孔洞PP原膜及其化学改性膜在经历相同的压力膨化和热处理工艺后的压电热稳定性和机电性能。对比性地研究了90℃膨化和RT膨化对孔洞PP膜压电热稳定性和机电性能的影响。结果表明：化学改性及热膨化工艺改善了孔洞PP膜的压电热稳定性和机电性能，且90℃膨化改性膜比RT膨化改性膜具有更好的压电热稳定性和机电性能。     

PZT铁电薄、厚膜及其制备技术研究进展

铁电薄、厚膜材料具有良好的铁电、压电、热释电、电光及非线性光学特性,在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域有许多重要的应用.近年来,随着铁电薄、厚膜制备技术的发展,PZT厚膜材料及厚膜器件成为科学工作者研究的热点.介绍了PZT铁电薄、厚膜材料与器件的研究进展以及PZT铁电薄、厚膜制备技术及几种典型的PZT铁电薄、厚膜材料制备技术的特点,并指出了目前存在的一些问题和未来的发展方向.     

压电发电技术研究应用

压电电源具有其他传统电源所不具备的独特特点,压电发电技术的研究已经得到广泛的重视,在为无线网络传感器供电等方面有着较广阔的实用价值和应用前景.针对压电发电技术在国内外的研究状况,研究了压电材料的压电发电原理,阐述了压电材料的发电方式及研究成果,并指出了压电发电技术需要解决的问题.     

纤维素/ZnO压电纸的制备与性能

采用粉碎和溶解的方式制备了两种不同的纤维素/ZnO压电纸。通过SEM和压电性能测试对压电纸进行分析,探究了两种压电纸的结构与性能的差别。讨论了ZnO添加量、压电纸的厚度以及压力对压电性能的影响,并与购买的聚偏氟乙烯(PVDF)膜的压电性能进行对比。结果表明,利用溶解的方式制备的压电纸的纤维更加光滑,与ZnO结合的更加紧密,使ZnO均匀的包覆在纤维素表面。压力越大,压电性能越高。压电纸越厚,压电性能越高。用溶解的方式制备的ZnO添加量为20%的压电纸具有较高的压电性能,最大输出电流为52.36 nA/cm~2。压电纸的压电性能与购买的PVDF膜相当。     

从发明专利看无铅压电陶瓷的研究与发展--无铅压电陶瓷2O年发明专利分析之一

无铅压电陶瓷的研究与开发已引起世界各国的高度重视.本文综合分析了近20年无铅压电陶瓷发明专利约140篇,从发明专利角度评述了无铅压电陶瓷的研究与发展现状,简要介绍了目前受到广泛研究的BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐系无铅压电陶瓷,并侧重介绍这些无铅压电陶瓷的组分、性能和制备方法.从无铅压电陶瓷发明专利的进展可以看出,在过去20年中,为促进人类社会的可持续发展,无铅压电陶瓷得到了广泛的研究和开发,并取得重要进展.     

压电微能量采集器PZT厚膜制备及其图形化研究

采用环氧树脂作为中间层的真空键合技术实现体材PZT与硅片键合,再利用机械化学抛光方法将PZT减薄到适当的厚度制备了PZT铁电厚膜,构成了SiO2/Si/SiO2/Epoxy/Ag/PZT/Cr/Cu形式的压电能量采集器悬臂梁结构。基于半导体光刻技术,通过湿法化学刻蚀和切片两种方法实现了PZT厚膜图形化问题,为基于体材PZT厚膜的高性能压电能量采集器的研制打下了良好的基础。     

Electromechanical analysis of piezoelectric bimorph actuator in static state considering the nonlinearity at high electric field

This article contains electromechanical analysis of a piezoelectric bimorph actuator at high electric field by incorporating second-order constitutive equations of piezoelectric material. Tip deflection, block force, block moment, block load, output strain energy, output energy density, input electrical energy, and energy efficiency are analytically derived for the actuator at high electric field. The analysis shows that output energy and energy density increase more rapidly at high electric field, compared to the prediction by the linear model. The analysis shows energy efficiency depends on electric field. Some analytical results are validated with the published experimental results.     

逆压电效应的压电常数和压电陶瓷微位移驱动器

本文介绍了由过压电效应的应变-电场曲线测得弱场和强场下的压电常数d₃₃、d₃₁．测量发现S～E曲线上呈现应变和压电系数突增的阈值场强E_b,用铁电陶瓷固有的90°畴转向对应变的贡献进行了分析和讨论．该方法与以往常用的正压电效应的压电常数测试相比,方便、简单,尤其对过压电效应的压电微位移驱动器应用更具有实际意义．     

(Na,K)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构与性能研究

研究了K0.5Bi0.5TiO3(KBT)含量对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)无铅压电陶瓷的显微组织结构及压电性能的影响规律,结果表明随KBT含量增加,BNKT无铅压电陶瓷的晶胞参数增大,密度减小,晶粒尺寸减小,居里温度从326℃升高到360℃,压电常数、介电常数和介电损耗增加,机械品质因数下降;KBT含量为0.15mol的(Na0.85K0.15)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷位于准同型相界处,具有较佳的压电性能.     

高控位精度横向模压电微位移器的研究

介绍了d31横向伸缩模式压电徽位移驱动器的制作过程,应用高稳定的填满钨青铜型压电陶瓷作为该器件制备的基料,利用P-F干涉仪原理测量了电场-位移特性曲线,由此计算了压电常数d31并进行了讨论。该器件具有电控应变(位移)线性度高、滞后量小以及结构简单、制作工艺方便等特点,它在精密光学等技术领域有一定应用价值。     

压电式纳米发电机及其混合器件的研究进展

随着化石能源的过度使用和开采,随之而来的能源和环境问题也日益尖锐,而人们对能源的需求不减反增,因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富,因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在受到外界作用发生机械变形时,能实现机械能向电能的转化,因此,压电式纳米发电机作为一种潜在的可持续、绿色能源,近年来受到广泛关注。从压电材料的分类入手,结合其制备方法、结构和性能等,对近年来一些研究成果进行了概述,详细评价了不同制备方法、结构对压电式纳米发电机压电性能的影响,并对今后发展进行了展望。     

五腔串联压电泵的设计制作与试验

为提高压电泵的输出能力,提出一种多腔串联压电泵,并从理论和试验两方面进行了研究.理论分析表明,在其他条件确定时,多腔串联压电泵的输出压力与泵腔数量n成正比,输出流量与姨%n成正比.设计制作了金属阀五腔串联压电泵,并以水为工作介质测试了工作腔数量不同时的输出特性.结果表明,压电泵工作腔数量不同时,存在不同的最佳工作频率使其输出压力或流量最大,且压力最佳频率及流量最佳频率均随工作泵腔数量的增加而增加,但增加幅度不同;在最佳频率时,五腔串联泵输出压力及流量均与工作腔数量成正比.在电压为150 V、工作频率为最佳频率时,5腔工作时的最大压力和流量分别为100 kPa和246.54 mL/min,分别为单腔工作时的6.7倍和4.2倍.     

国内压电陶瓷声马达的研究现状

综述了国内部分压电陶瓷声马达的研究发展情况,指出其产品开发所面临的困难,并提出今后需要进步解决的一些关键问题。     

Measurement of piezoelectric modulus by pulsed excitation of piezoelectric ceramic elements

The possibility of measuring the piezoelectric modulus by exciting piezoelectric ceramic components with a radio pulse is considered. It is shown that there is a relation between the piezoelectric modulus and the rate of change of the current envelope at the beginning of the transient. Theoretical relations are derived. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 10, pp. 71–72, October, 2006.