压电微喷驱动振子的有限元仿真与分析

压电驱动振子是由压电陶瓷层和单晶硅层组成的复合结构。面向药物微喷应用,以压电驱动振子为研究对象,结合压电本构方程,利用Ansys软件对驱动振子进行模态分析,获得各阶模态振型和固有频率,以及在相应振型下驱动膜上的压力波幅值分布。同时通过对其进行谐响应分析,得出了压电驱动振子的轴向位移分布曲线,为压电微喷液滴发生器的设计提供理论依据。     

高压电性静电纺柔性氧化锌/聚偏氟乙烯复合纤维膜

为了获得环保、柔软、透气和高压电性的材料,增加压电材料在纳米发电机,传感器,可穿戴电子器件等方面的应用,采用静电纺丝技术制备出了高压电性的氧化锌/聚偏氟乙烯（ZnO/PVDF）复合纤维膜材料。通过扫描电子显微镜、全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪及示波器对压电复合纤维膜的形貌、结构和压电性进行了表征。结果表明：在PVDF基材中加入适量的氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)可在一定程度上提升PVDF纤维膜的结晶度和电活性β晶型含量增加,使PVDF中总的β晶型含量增加;同时,ZnO NPs自身具有压电性,也可进一步提升复合材料的压电性,使复合纤维膜的输出电压显著提高。当ZnO NPs质量分数为30%时,复合膜的输出电压高达60V,与纯PVDF纤维膜的输出电压相比,复合纤维膜的压电性提升了200%。     

圆形复合压电振子弯曲振动的分析

为了寻求固定边界条件下最佳性能的双迭片压电振子的Unimorph弯振换能器,计算和分析了这种压电振子的共振频率、有效机电耦合系数与振子尺寸之间的关系,得出了设计弯曲换能器的最佳几何参数.结果表明,几何参数的变化对换能器的谐振频率和机电耦合系数影响很大,当参数α=0.49,β=0.71时有效机电耦合系数最高,可以达到0.31.     

基于“螺钉”形结构的柔性压电传感器的仿真分析

柔性压电传感器因具有高的灵敏度和良好的灵活性,被广泛地应用到物联网技术,可穿戴电子和个人医疗等领域。本文设计一种基于"螺钉"形结构的高性能柔性压电传感器,通过COMSOL有限元分析软件对这种"螺钉"形结构的柔性压电传感器进行仿真分析,在50KPa的压强下,压电传感器的输出电压为1.566V,器件灵敏度为3.1mV/KPa,与薄膜压电器件相比,"螺钉"形结构的柔性压电传感器的压电性提升19.8倍。进一步探究"螺钉"形结构的几何参数对压电输出的影响,发现螺杆半径r的大小是直接影响压电输出的重要因素。     

载药聚偏氟乙烯伤口敷料的制备及其性能

为获得轻薄柔软的伤口敷料,并使其具备优异的压电和抗菌性能,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,掺杂不同质量分数的盐酸恩诺沙星(Enro),采用静电纺丝技术制备载药PVDF复合纳米纤维膜。分析了复合纳米纤维膜的形貌、化学结构对其压电性能、药物缓释和抗菌性能的影响。结果表明:PVDF质量分数为8%时,纤维平均直径为(753±128) nm,纤维网成膜良好,复合纳米纤维膜直径随着Enro质量分数的增加呈先增大后减小趋势;纺丝过程中PVDF由α晶型转变为β晶型,使纤维膜具备了压电性能,可产生9 mV的输出电压;当 Enro质量分数为15%时,纤维膜释药速度平稳、持续时间长且具备优异的抗菌性能,适合用作伤口敷料。     

碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,采用静电纺丝法将碳纳米管(CNTs)引入到PVDF纳米纤维膜中制备CNTs/PVDF纳米纤维膜,并组装成三明治结构的柔性压电传感器,探究CNTs质量分数对CNTs/PVDF纳米纤维膜压电性能的影响。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、万能试验机以及数字示波器对纳米纤维的形貌、结构、力学性能及压电性能进行表征。结果表明:CNTs/PVDF纳米纤维膜具有良好的力学特性,CNTs的添加有利于晶体结构中β晶型的形成;当CNTs质量分数为5%时,CNTs/PVDF纳米纤维的晶体结构中β晶型含量最多,压电性能最强,此时柔性传感器的输出电压达到最大值7.5 V。     

新型夹纱器压电驱动器的运动特性

为解决传统电磁夹纱器响应频率低、一致性差等问题,提出了基于压电技术设计新型夹纱器的新方法,并对其压电驱动器进行动态分析。首先对压电驱动器静态参数及影响端部位移的参数进行分析,得到其最佳夹持长度;随后建立悬臂式压电驱动器动力学模型并使用MatLab对系统进行仿真,分析了各个参数的数值改变对系统动态特性与稳定性的影响;最后搭建实验平台对压电驱动器进行测试,验证了压电驱动器的先进性。仿真和实验结果表明:驱动电压为150 V,频率为10 Hz,压电驱动器端部最大位移为1.49 mm左右,达到最大位移的系统响应时间稳定在1.6 ms;相比国内外电磁夹纱器,动态性能有了明显提高。     

纺丝电压对静电纺PVDF纤维膜压电效应的影响

纺丝电压是影响静电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜β相生成和压电效应的重要因素之一。目前不同文献中对电压影响的研究结果存在不同观点。采用静电纺丝方法,在不同电压(14.0~24.0 k V)条件下制备了PVDF纤维膜,测试了不同电压下PVDF纤维膜的压电响应,利用FTIR和XRD方法表征了不同电压下PVDF纤维膜的β相含量。结果表明,在给定的纺丝电压范围内,PVDF纤维膜的压电响应输出和β相含量均存在最大值。通过对比分析其他研究结果,对影响试验结果的因素展开了讨论。     

静电纺钛酸钡/聚偏氟乙烯纳米复合柔性压电纤维膜

为进一步提高聚偏氟乙烯（PVDF）压电性能,采用具有铁电性能的钛酸钡(BaTiO3)纳米颗粒为无机填料,通过静电纺丝技术制备BaTiO3/PVDF纳米复合纤维膜。借助扫描电子显微镜、全反射红外光谱、差示扫描量热法、X射线衍射以及脉冲电压测试等仪器对纤维膜的结构和性能进行了表征及分析,探索了不同添加量的BaTiO3对复合纤维膜结晶结构及压电性能的影响。结果表明：静电纺丝过程中静电力的拉伸和纳米BaTiO3的成核作用促进了PVDF具有压电性的β晶型的形成;当BaTiO3质量分数为10%,复合纤维膜的β晶型含量达到90.8%,纤维膜的输出电压值由20 V增加至50 V;制得的BaTiO3/PVDF复合纤维薄膜具有良好的压电性。     

单端反激式开关电源系统研究

研究了一种采用单端反激式主电路并可实现多路电压输出的开关电源系统。该系统由单端反激变换主电路,高频变压器HB,二次整流及稳压电路组成。实验证明,该系统输出纹波小,无尖峰输出电压,体积小,重量轻,电源效率达到87％左右,具有良好的动态响应性能。