新型换能器技术的进展

介绍了PVDF圆柱型水听器、大面积平板PVDF水听器、钹式换能器、弛豫铁电单晶换能器、小体积低频大功率发射换能器等方面的研究进展.PVDF圆柱型水听器用灌注成型和复合膜卷绕技术制作而成,性能稳定,一致性好.大面积水听器具有能使流噪声非相干抵消的优点.研制的大面积平板PVDF水听器样品灵敏度高,具有较平坦的响应.Cymbal换能器体积小、重量轻,灵敏度高,结构较简单,加工方便.驰豫铁电单晶换能器的灵敏度比同样的压电陶瓷换能器高5～6dB.小体积低频大功率发射换能器由7个Cymbal换能器并联组合推动盖板辐射声波,体积小重量轻,发射灵敏度高.     

石墨烯增强铝基复合材料的热变形本构方程研究

采用热模拟实验机对石墨烯增强7075铝合金复合材料进行高温热压缩实验,变形温度为300～450℃、应变速率为0.001～1 s^-1,分析其在不同应变速率及温度条件下的高温流变应力特征,并以实验数据为基础,通过函数拟合确定包含应变、应变速率和温度等变形参数的双曲正弦本构方程。研究结果表明：铝基复合材料热压缩变形时流变应力随应变增加迅速增大,达到峰值应力后略有下降且出现锯齿状波动;给出的双曲正弦本构方程可以较好地描述流变应力与应变、应变速率及温度之间的关系,计算值与实验值吻合良好。     

三叠片式加速度计的优化设计及其在矢量水听器中的应用

使用压电方程结合梁弯曲公式和有限元仿真的方法建立了三叠片式压电加速度传感器的数学模型,通过实验验证了模型的正确性. 对三叠片式压电加速度传感器的结构进行了优化设计,在不改变传感器几何轮廓的基础上提高了传感器的灵敏度,并定量分析了不同的结构对传感器性能的影响. 提出了三叠片式压电加速度传感器在矢量水听器中的应用方案,使用有限元法对矢量水听器进行了分析计算,制作了矢量水听器样品并对其主要性能进行了测试.     

基于临界平面法的混凝土疲劳寿命预测研究

利用疲劳分析的临界平面方法和有限元分析手段,以塑性应变能密度为损伤参量,计算混凝土疲劳试件在疲劳载荷作用下的累积损伤,得到损伤累积规律,结合实验结果建立疲劳损伤累积方程,并得到临界最大累积损伤及其产生的位置.考虑载荷水平的影响,得到规范化的临界塑性应变能密度和应力水平的关系方程.结合疲劳损伤累积方程和损伤与应力水平关系方程,对试件疲劳寿命进行预测,预测结果与实验结果吻合很好.     

AZ31镁合金温热变形本构方程

对AZ31镁合金进行温热拉伸实验,实验温度分别为20℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃,应变速率分别为0.001s-1、0.01s-1和0.1s-1,分析流动应力与真实应变的关系。采用Arrhenius方程,根据实验数据,建立了AZ31镁合金温热变形本构方程,计算出镁合金温热条件下变形激活能,建立的本构方程的计算结果与实验结果最大相对误差为15.5%。     

光纤布拉格光栅二阶灵敏度的研究

从布拉格光栅方程出发,理论上分析了在温度、应变双参量同时测量时,考虑温度-应变交叉灵敏度、二阶应变灵敏度和二阶温度灵敏度情况下,温度和应变测量的误差的一般数学公式.结合实验数据进行了温度和应变的误差计算,得出3个二阶灵敏度在不同的温度变化、应变范围内对测量误差的贡献不同.同时给出了波长的漂移量与温度、应变呈线性关系时,温度变化和应变的范围.     

双套筒式PVDF聚合物薄膜水听器

本文提出一种采用PVDF聚合物薄膜作为压电材料的双套筒式水听器结构,并通过静态分析方法给出了水听器的低频电声灵敏度公式。理论优化值及一例该结构式水听器的实测结果均表明,这种结构具有乐观的应用前景。     

PLZT/PVDF层合柔性悬臂梁的驱动特性

为了实现光驱动柔性悬臂梁结构同时具备远程可控和快速驱动的特性,提出基于0-1极化的光电陶瓷PLZT与压电薄膜PVDF的光电/压电复合驱动柔性梁结构,研究该结构的驱动特性.在PLZT/PVDF复合驱动器数学模型的基础上,构建PLZT/PVDF层合柔性悬臂梁的数学模型.对PLZT/PVDF层合柔性悬臂梁驱动特性的影响因素进行理论分析,简化层合悬臂梁的挠度方程.通过实验对PLZT/PVDF层合柔性悬臂梁的数学模型进行参数识别,给出层合梁挠度幅值变化的理论曲线.实验显示,理论值与实验值的相对误差小于4%,表明利用所构建的PLZT/PVDF层合柔性悬臂梁数学模型能够较准确地反映层合柔性悬臂梁的驱动特性.结果表明,随着PVDF长度的增加,层合悬臂梁挠度幅值先增大后减小;层合悬臂梁挠度幅值随着PVDF厚度的增加而增大.     

PVDF基阴离子交换膜的制备与性能表征

为了制备一种性能优良的含氟阴离子交换膜,选择聚偏氟乙烯（PVDF）膜为基膜,依次经过碱处理、化学接枝氯甲基苯乙烯（VBC）及季铵化反应得到PVDF基阴离子交换膜.采用电化学、化学、红外光谱（IR）和热失重（TGA）分析方法分别对膜面电阻、阴离子选择透过率、离子交换容量（IEC）、膜基团变化和热稳定性进行分析.结果表明：PVDF基阴离子交换膜具有较好的综合性能,面电阻为1.4 Ωcm ²,阴离子选择透过率为93.2%,IEC为1.17mmolg ^-1干膜.PVDF基膜经各步处理后,依次生成含双键碱处理PVDF膜、PVDF-g VBC膜和季铵盐型PVDF基阴离子交换膜,各处理膜热稳定性依次下降,PVDF基阴离子交换膜使用温度不高于130℃.该方法成功制备了具有较好性能的含氟PVDF基阴离子交换膜.     

岩石受压应力应变关系的扰动状态理论描述

扰动状态理论(Disturbed State Concept theory,DSC)利用本构模型描述材料响应:材料的真实响应是两种参考响应的加权平均值,参考响应利用合适的本构模型得到.扰动状态理论结果和RMT150B岩石实验系统得到的实验结果都可以给出稳定的、连续的、包括软化段的应力应变关系曲线.在岩石单轴受压实验中,在一定应变范围内试件保持在连续体状态,这一点与扰动状态理论的理论基础一致.从压密点开始描述应力应变关系,压密点同时提供了应力应变关系曲线的计算初始值.应力应变与体应变的描述中,扰动因子演化方程分别以有效塑性偏应变值和当前轴向应变值作为自变量.对红砂岩的体应变描述也同样体现扰动状态理论的平均化思想.     

PVDF压电薄膜在钢筋变形测试中的应用研究

以PVDF为传感元件建立的应变监测系统正被广泛地应用于大型结构的健康监测研究中,以大型钢混结构建筑中的钢筋作为变形测试件,PVDF薄膜为传感元件,通过实验分析了当外力作用在测试件表面时,PVDF薄膜的输出电压和测试件实际变形之间的关系。     

聚偏氟乙烯多孔膜的结晶行为

为了分析聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜的结晶行为,以聚乙烯吡咯烷酮和无水LiCl为添加剂,采用浸没沉淀相转化法制备PVDF多孔膜.利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和差示扫描量热仪研究了PVDF多孔膜的结晶行为,同时分析了膜结构和结晶行为的关系.结果表明,添加剂的加入促进了β晶型的形成,增大了PVDF膜的结晶度,并可以改变PVDF膜孔结构,但结晶行为对PVDF膜力学性能的影响因为大量膜孔的生成而被忽略.     

Study on performance of PVDF piezoelectric film for the separator in Li-ion rechargeable cell

The properties of piezoelectric PVDF films as separators are studied in NiO/Li electrodes Li-ion power cell. The results show that the PVDF piezoelectric film with excellent insulation is suitable for the environmental energy harvesting application. This is attributable to the compact structure of the piezoelectric PVDF film, and which make it has low leakage current and low charge-discharge current characteristics.     

PVDF/PDDA静电自组装超薄膜的制备与表征

提出了一种制备纳米量级铁电聚合物PVDF/PDDA超薄膜的新方法。聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和极化处理后的聚偏氟乙烯(PVDF)复合超薄膜是通过层与层的静电自组装(LbL-SA)方法制备的,厚度约30~150 nm,每层膜厚度约为9 nm。PVDF/PDDA多层膜通过石英晶振微天平(QCM)、红外频谱仪、原子力显微镜(AFM)进行了测试与表征。QCM表征结果表明,PVDF与PDDA超薄膜能较好地交替组装;AFM表明PVDF/PDDA聚合物超薄膜的表面均匀、薄膜致密。与PVDF厚膜的电阻性能相比,PVDF/PDDA复合超薄膜的电阻性能有了很大提高。     

Mechanical analysis of the strain-hardening exponent under tensile deformation

It has been experimentally proved that strain hardening exponent has very strong sensitivity to structure. The measuring result of precise experiment indicated that the variational laws of nv(the strain hardening exponent under constant velocity), nε( under constant strain rate) and np( under constant load) with ε strain are entirely different. Considering the structure sensitivity in superplasticity and plasticity (which means that the strain hardening exponent is related to strain as well as strain rate), this paper deduces the analytical expressions for nv, nε and np from the state equation. Thus, the mechanical essence of nv, nε and np corresponding the change of e is revealed. And the experimental results on typical material Zn 5%AI are interpreted successfully which show reliability of the theory.     

外卡式PVDF压力传感器的设计

系统阐述了外卡式PVDF压力传感器的设计过程,主要分为原理设计,结构设计,材料的选择,频率响应、性能指标的选取等,此种外卡式PVDF传感器可应用于柴油机高压油管压力的不解体检测。     

模板辅助浸没凝胶法PVDF疏水微孔膜的制备与性能

以不锈钢丝网嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)制得微结构模板代替平滑制膜底板,分别以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、NMP与水的混合物为溶剂,水为凝胶剂,采用模板辅助浸没凝胶法制备高度疏水聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜,并对膜结构、膜底面的疏水程度及膜的透过性能进行表征,分析模板微结构、PVDF固含量和铸膜液中水含量对膜结构及其性能的影响.结果表明:膜底面结构是模板微结构与相分离过程协同作用的结果;模板的辅助作用能显著提高膜底面的疏水程度,并对膜的透过性能有影响;铸膜液中聚合物固含量、水的添加量是影响膜透过性能的关键因素,对膜底面的疏水性稍有影响.研究表明,模板辅助浸入凝胶法是一种简单、理想的高度疏水PVDF微孔膜制备方法.     

聚吡咯/钛酸钡/聚偏氟乙烯复合材料的制备及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,聚吡咯(PPy)和钛酸钡(barium titanate,BT)为填料,通过溶液共混法制备了不同PPy质量分数的PPy/BT/PVDF三相复合材料,并对复合材料的微观形貌、结构和介电性能进行表征和分析.结果表明,PPy和BT大多均匀分散在聚合物基体中,加入PPy对PVDF的结晶影响较小;...     

PVDF声辐射模态传感器设计中的关键问题研究

利用分布式位移传感材料PVDF薄膜设计声辐射模态传感器,通过检测低阶辐射模态的幅度以获得结构近似的辐射声功率。基于声辐射模态理论和PVDF传感模型,推导了PVDF形状系数理论公式,对设计中的关键问题进行了研究,得出PVDF的形状系数和结构振动模态选取的通用准则,提出分频段设计法解决了形状系数和结构振动模态之间在选取上的矛盾,在此基础上对PVDF传感器进行了优化设计并给出了PVDF对的中心线取值的一般规律,利用声辐射模态的嵌套特性使得输出电荷的放大倍数与频率呈线性关系,并通过实例仿真验证了文中结论。