玻璃基底上氧化铟锡薄膜的光致发光性能

用直流磁控溅射法在190℃玻璃基底上制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,利用荧光分光光度计研究了ITO薄膜的光致发光性能。结果表明,室温下ITO薄膜在波长250 nm光源的激发下,分别在467 nm和751 nm处观察到了发光强度较强的蓝光宽带和强度较弱的红光带。上述发光峰的出现分别和ITO薄膜中的氧空位、铟空位等缺陷在禁带中形成的能级有关,其中氧空位形成的施主能级位于导带下1.2 eV处,而铟空位形成的受主能级位于价带下1.65 eV处。     

压电驱动器的非对称迟滞模型

为了补偿压电驱动器的非对称迟滞,提出了改进型Maxwell迟滞模型.Goldfarb提出的经典Maxwell迟滞模型由多个基础单元并联叠加而成,其基础单元为单个弹簧-物块单元,迟滞特性为平行四边形,故只能描述对称迟滞.为了能描述压电驱动器非对称迟滞,提出了基础单元迟滞特性为梯形的模型.为了简化算法程序,将梯形单元优化为两个三角形单元组合而成.为了验证该模型,以压电工作台为实验对象,运用该迟滞模型的逆模型进行迟滞补偿控制.单独的迟滞逆模型前馈开环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差从7.37％降到了1.56％,输入输出基本呈线性关系.逆模型结合PID复合反馈闭环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差进一步降低到0.53％,输入输出呈很好的线性关系.这表明本文所建立的迟滞模型能很好地描述压电驱动器非对称迟滞特性.     

碳酸锂掺杂对PFN-PNN-PZT陶瓷微结构和电学性能的影响

采用传统固相烧结法制备了(1-x)Pb[(Fe1/2Nb1/2)0.1(Ni1/3Nb2/3)0.45(Zr0.3Ti0.7)0.45]O3-xLi2CO3(PFN-PNN-PZTxLi,x=0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)压电陶瓷,研究了不同Li2CO3含量(x)对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电和铁电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析表明:制备的陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,未探测到其他杂相;随着Li2CO3含量的增加,陶瓷的晶体结构从三方相向四方相转变。电学性能测试表明:Li2CO3掺杂几乎不影响PFN-PNN-PZT陶瓷的特征Curie温度,但能显著提高介电温度系数γ;随着Li2CO3掺杂量的增加,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp降低,而相应的机械品质因数Qm和矫顽场Ec增大,说明Li2CO3表现为"硬性"掺杂特点;当x=1.5%时,1 200℃烧结2h的陶瓷具有相对较好的电学性能:d33=820pC/N,kp=0.63,相对介电常数εr=6 628,tanδ=0.028,介电温度系数γ=17%,Qm=52.6,Ec=4.48kV/cm。     

含金属芯压电纤维智能夹层制备与性能研究

基于工程实用性的需要,制备了含金属芯压电陶瓷纤维(MPF)智能夹层并研究了其传感性能。首先设计了融合柔性电路板、MPF元件与智能夹层等先进技术于一体的分布式传感器——MPF智能夹层,并制作了实物样品。通过对理论模型的简化及求解,建立了MPF智能夹层的传感性能表征方法。最后,为了避免常规标定方法带来的结构损伤,提出了自激励标定法,并与常规标定结果对比,最大偏差仅为3.6%。结果表明,自激励标定法准确、可靠,该智能夹层具有优良的传感性能,其传感系数与载荷无关,与理论模型一致。     

氧化锆基结构陶瓷掺杂改性与增韧增强研究进展

氧化锆(ZrO₂)陶瓷是一种熔点高、硬度大、耐酸碱腐蚀的结构陶瓷,在航空航天、工业设备、电子信息、生物医学等领域得到广泛应用。针对其固有脆性、低强度、低断裂韧性的问题,从相变增韧、粉体合成、掺杂改性及烧结工艺的优化等方面开展研究工作,以期制备出综合性能优异且满足市场所需外观需求的氧化锆陶瓷材料。     

含金属芯压电纤维的测试标准与夹具设计

针对新型压电器件-含金属芯压电纤维(MPF)-结构尺寸细小,很难找到合适的测量夹具和测试方法等问题,提出了一种操作方便的MPF测试方法.首先,通过MPF的压电方程得到其测试模型,并确定了MPF的电学性能测试步骤.然后,研究了测量夹具对测量结果的影响.实验显示:夹持位置在MPF的中间时容易产生偏离,影响测量结果;夹持位置在端部时,谐振频率和反谐振频率的相对导纳值较小,也不利于准确测量.另外,MPF尺寸细小,夹持力也会影响MPF的谐振,使测量结果产生误差.最后,提出一种不需要夹持测量MPF的方法.采用该方法对PZN-PZT压电陶瓷的MPF进行了测量,结果显示其压电应变常数d31为-97 pC/N,机电耦合系数k31为0.197,介电常数εT33为1 458.这种方法测试准确,操作简单,不易损伤MPF,可作为MPF压电性能测试标准.     

含Pt金属芯压电陶瓷纤维的微观结构和电学性能

以传统固相法制备的0．55Pb（Ni1/3Nb2／3）O3-0．45Pb（Zr0.3Ti0.7）03（PNN-PZT）压电陶瓷粉体为原料,采用挤压成型工艺制备含Pt金属芯压电陶瓷纤维。以PbTi03作为保护粉体,对纤维坯体进行1200℃不同时间（0．5、1．0h和2．0h）的烧结处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪和铁电分析仪等研究了烧结时间对纤维微观结构、压电性能和铁电性能的影响。结果表明：在烧结时间范围内制备的压电陶瓷纤维为单一钙钛矿结构,未发现焦绿石相或其他杂相;随烧结时间增加,陶瓷纤维晶粒尺寸增大,压电和铁电性能明显提高。在1200℃保温2．0h制备的压电陶瓷纤维电学性能较好,压电常数（西1）、相对介电常数（曲、介电损耗（tanδ）和矫顽场（＆）分别为-145pC／N、3313、2．6％和0．27kV／mm。介电温谱结果表明：该陶瓷纤维的特征Curie温度为125℃,峰值相对介电常数为8093。     

基于自适应逆控制的压电驱动电源

为了减少压电驱动器迟滞非线性,提高微系统的定位精度,该文设计了基于自适应逆控制的压电驱动电源。选用型号TMSF320F28335的数字信号处理(DSP)芯片,对信号调节器、前级DC-DC的Boost升压电路和后级DC-AC的单相全桥逆变电路进行设计分析。在CCS6.0软件开发环境下进行编程,实现了SPWM驱动信号的生成、对位移信号进行AD采样和Prandtl-Ishlinskii自适应逆模型的功能。为了验证所设计的压电驱动电源的自适应控制性能,采用压电陶瓷驱动器开展了基于自适应逆的驱动控制实验。结果表明,在不采用控制的条件下,1 Hz时压电陶瓷驱动器的输出位移均方根误差(RMSE)为3.239 5 μm,绝对值平均误差(MAE)为2.985 1 μm;随着频率的增加,20 Hz时RMSE、MAE的最大值分别为21.402 9 μm、19.306 2 μm。使用基于自适应逆控制的压电驱动电源,1 Hz时RMSE为0.324 9 μm,MAE为0.265 6 μm;20 Hz时压电陶瓷驱动器的输出位移RMSE为12.639 μm,MAE为11.956 1 μm。