1-3-2型压电复合材料的研制

基于Newnhm复合材料串、并联理论,推导了计算1-3-2型压电复合材料的介电常数和压电常数的公式。经反复试验,研制了两批1-3-2型压电复合材料样品。测试结果表明,1-3-2型压电复合材料性能参数的理论计算值与实测结果相符．     

一种改进型1-3-2压电复合材料的研究

高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。     

几种1-3-2型压电复合材料温度弯曲形变及相关参数测试研究

利用光纤光栅传感法,对压电陶瓷/618环氧树脂、压电陶瓷/9110T有机硅树脂、压电陶瓷/9110B有机硅树脂和压电陶瓷/HASUNCAST有机硅树脂四种1-3-2型压电复合材料进行实时温度弯曲形变测试,并对其相关温度稳定性电参数进行测试分析。结果表明,压电陶瓷/9110T有机硅树脂和压电陶瓷/HASUNCAST有机硅树脂压电复合材料的介电损耗极大;压电陶瓷/9110B有机硅树脂与压电陶瓷/618环氧树脂相比,其温度弯曲形变及频率常数、相对介电常数的温度变化率小,温度稳定性更高,是提高现行压电陶瓷/618环氧树脂压电复合材料高温耐受性的良好替代材料。     

1-3-2压电复合材料机电理论分析和频率仿真

该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图,对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析,并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模态下,1-3-2压电复合材料谐振频率、反谐振频率与尺寸变化的关系。结果表明,纵向尺寸比变大时,频率曲线呈下降趋势;横向尺寸比变大时,频率曲线呈上升趋势;横纵尺寸比变大时,频率曲线呈缓慢下降趋势;基底厚度变大时,频率曲线呈先减小后增大趋势。4种情况中,纵向尺寸比对于整体的谐振和反谐振频率影响最显著。     

压电粉体对1-3型压电复合材料的性能影响

用粉末-溶胶挤出法制备PZT压电纤维,以排列-浇铸法制备纤维体积分数为30%的1-3型压电复合材料.以热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了所得纤维的加热变化情况和表面形貌.测量计算压电陶瓷片与复合材料的压电常数、介电常数、机电耦合系数及机械品质因数.结果表明,纤维中的晶粒致密度越高,复合材料的压电与介电常数越高.复合材料的径向机电耦合系数(k_p)小于压电陶瓷片,厚度机电耦合系数(k_t)和k_t/k_p都大于陶瓷片.     

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。     

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。     

基于1-3-2型压电复合宽频带水声换能器研究

设计并制作了1-3-2型压电复合陶瓷材料,利用该型压电复合陶瓷材料具有低声阻抗,低机械品质因数(Q),高机电转换系数,电极制作工艺简单及结构稳定不易发生变形等特点,制作了水声换能器件,并进行了电声性能分析与测试。分析结果表明,基于1-3-2型压复合材料制作的水声换能器具有在工作频带内模态单一、高发射响应及宽频带等特点。     

1-3型压电复合材料研究进展

随着现代化、智能化技术的不断加强,智能材料的投入和使用推动了现代智能仪器的良性发展.作为压电传感器领域的核心元件,1-3型压电复合材料的出现优化了纯陶瓷类压电材料的性能,是当前一种具备高机电特性、高稳定性的功能材料,已被广泛应用于水声检测、无损探伤、医疗超声等技术领域.近年来,随着换能器对高频宽带、耐高温高压的技术需求...     

基于1-1-3型压电复合材料的直线型换能器阵列研究

该文设计了一种基于1-1-3型压电复合材料的直线型换能器阵列,并采用有限元法分析了阵元的导纳特性。应用有限元法对比分析了基于1-1-3型和1-3型压电复合材料直线型换能器阵列的电导,以及阵元位置对电导的影响。为进一步验证仿真结果,该文设计了一种“一体成型”的换能器阵列制备工艺,并制备了实验样品。实验结果表明,1-1-3型直线型换能器阵列比1-3型直线型换能器接收灵敏度一致性稳定提高4 dB,发射电压响应的一致性稳定在0.6 dB内,有效地提高了高频换能器阵的阵元一致性。     

粉体制备对0-3型复合材料压电性能的影响

以氧氯化锆、二氧化钛、醋酸铅为原料,用固相合成法制备出锆钛酸铅粉体。部分粉体经压片后烧结成陶瓷片,再经机械粉碎成粉;将两种粉体分别以一定比例与聚偏二氟乙烯(PVDF)进行复合,所得材料经极化后可得复合压电材料。材料的压电性能测试表明:使用直接合成的陶瓷粉体制备的复合材料的性能远优于用陶瓷片粉碎后所得的复合材料。     

球面状1-3型压电复合陶瓷材料研究

该文设计并制作了球面状1-3型压电复合陶瓷材料及对其压电特性、声学特性与制作工艺进行了分析和研究,给出了相关参数的计算表达式并对其性能参数进行了测试。仿真分析了球面状1-3型压电复合材料换能器的阻抗特性和发射响应特性。结果表明,球面状1-3型压电复合陶瓷材料具有在工作频带内模态单一,高频工作时宽波束等优点,可广泛应用于水声探测与成像发射换能器及其阵列的研制。     

新型无铅压电陶瓷NBT-NBSN的研究

采用传统陶瓷制备方法,制备出一种钙钛矿结构无铅新压电陶瓷材料(1-x)(Na1/2Bi1/2)TiO3-x(Na1/2Bi1/2)(Sb1/2Nb1/2)O3(x=0~1.4%,摩尔分数)。研究了(Na1/2Bi1/2)TiO3(NBT)陶瓷B位复合离子(Sb1/2Nb1/2)4 取代对介电和压电性能的影响。X-射线衍射分析表明,所研究的组成均能形成纯钙钛矿(ABO3)型固溶体。陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷在升温过程中存在两个介电常数温度峰,不同频率下陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有明显的弛豫铁电体特征。检测了不同组成陶瓷的压电性能,发现材料的压电常数d33、厚度机电耦合系数kt和介电常数rε随着x值的增加先增加后降低,在x=0.8%时,陶瓷的d33=97 pC/N,kt=0.50,为所研究组成中的最大值,介电损耗tanδ则随x值的增加而增加。     

基于PZFlex的1-3压电复合材料横向振动模仿真

1-3型压电复合材料具有高机电耦合系数和低声阻抗,适用于制作水声和医疗超声换能器,但是1-3型压电复合材料的横向振动模会降低换能器的性能,限制换能器的小型化和高频化。该文设计了一组具有矩形压电陶瓷柱的1-3型压电复合材料,复合材料的厚度为0.32 mm,陶瓷柱宽度为0.08 mm,长度为0.10~0.25 mm,刀缝宽度为0.05 mm。利用有限元软件PZFlex进行了建模计算,仿真结果表明,复合材料的厚度谐振频率和反谐振频率分别为4.5 MHz、6 MHz,随着陶瓷柱长度的增大,横向谐振频率逐渐向低频处移动,当陶瓷柱长度和高度比值大于0.69时,横向谐振和厚度谐振发生模式耦合。该文基于复合材料设计了换能器,利用PiezoCAD软件计算得到换能器的中心频率为4.7 MHz。     

2-2型圆管压电复合材料的频率仿真与制备及性能测试

研制一种2-2型圆管压电复合材料。将压电陶瓷圆管沿轴向方向均匀切割,把环氧树脂浇注于切槽,经打磨和蒸镀电极,制成2-2型压电复合材料圆管。对压电复合材料圆管的压电和介电性能进行测试,结果为谐振频率388 k Hz,带宽11.2 k Hz,声阻抗18.05 Pa·s/m3,相对介电常数859,声速3 200 m/s,d33常数480 p C/N,振动位移89.5 pm。该压电复合材料圆管适合做水平全向宽带换能器。     

制备工艺对0-3型压电复合材料的d33的影响

采用固化、热压、冷压工艺制备0-3型PZNN／PVDF压电复合材料，用准静态压电测试仪测试了压电复合材料的压电应变常数d33,通过对以上三种制备工艺的对比，结果表明：在无机和有机压电材料的体积比大于70％时，冷压工艺优于固化和热压工艺，在它们的体积比小于70％时，热压工艺优于冷压和固化工艺。     

3-2型压电复合材料参数对厚度振动模的影响

3-2型压电复合材料在水声换能器应用中主要工作于厚度振动模态。应用切割填充法制备了四种3-2型压电复合材料,并通过改变复合材料中压电陶瓷的体积分数,实验测得了四种3-2型压电复合材料厚度谐振频率随体积分数增加而升高的速率,并分析了不同压电陶瓷与环氧树脂对样品厚度谐振频率变化率的影响。同时分析了复合材料反对称体振动模与厚度振动模的耦合,并提出了避免这种耦合的方法。