1-3型压电陶瓷纤维复合材料性能的理论分析与实验研究

针对1-3型正交异性压电陶瓷纤维复合材料（Piezoceramics Fiber Composite,PFC）的构造原理,通过建立有限元模型,分析了叉指形电极关键尺寸和压电陶瓷纤维直径等对其传感性能的影响,并通过实验对制备的1-3型PFC传感元件的正交异性特性进行了验证,仿真及实验结果表明该传感元件具有明显的正交异性,能区分不同方向的应力波,减小电极中心距和纤维直径能提高传感元件的传感性能。     

压电纤维复合材料极化响应电极结构优化

采用有限元软件COMSOL Mutilphysics模拟仿真,从极化电场加载的角度分析了电极结构对压电纤维复合材料(MFC)中压电纤维极化电场分布的影响,发现电极间距增大和宽度减小,有利于增大纤维中均匀活性区域,提高有效电场的加载,从而获得高压电性,同时电极间距的调控效果更为明显。实验制备MFC并进行了铁电响应和压电性能表征,结果表明:适当增大叉指电极间距和减小叉指电极宽度,能有效提高MFC的极化响应程度进而改善了其压电性能,实验结果与模拟仿真一致。     

纤维层厚和叉指电极间距对MFC电输出性能的影响

采用层叠-切割法制备了不同纤维层厚度的高固含量MFC压电纤维复合材料.通过改变其叉指电极间距,探讨MFC结构对其电输出性能的影响.结果表明,纤维层厚度适当增加,叉指电极间距适当减小均能提高MFC俘能器的输出电压,改变纤维层厚度还可以调节MFC的谐振频率.当纤维层厚度为0.3 mm、叉指电极间距为0.5 mm时,MFC悬臂梁俘能器在负载为1000 kΩ时的输出功率为4.8μW,功率密度为18 mW/m2,且具有良好的输出稳定性.     

压电陶瓷的压电效应分析

压电晶片是超声探头的核心元件,其工作性能将直接影响探头的工作效果。本文采用实验所用的压电晶片同时进行了实验与仿真分析来研究压电晶片的外在电压激励影响研究。以PZT-5压电陶瓷晶片为研究对象,其压电材料参数及介质材料参数均来源于实验中对应材料。采用ANSYS有限元分析软件,建立了压电晶片的压电效应模型模型,分析压电晶片的振动,研究压电晶片振动声压分布。     

CC165超小型管状电容器辊涂银浆研制成功

一种用于彩电元件的电极材料—CC165超小型电容器辊涂银浆,由我院硅工系压电陶瓷课题组研制成功,日前通过省级技术鉴定。 1989年,淮安和福州引进了两条CC165超小型管状电容器的生产线。该电容器是生产彩电中周的必需元件。由于管状电容器体积小,生产工艺特殊,管的内外壁需采用一次辊涂被银,因此对银浆的要求极高,过去这种材料都是依赖进口,不仅耗用大量外汇     

固相合成法制备工程化应用的大应变压电陶瓷材料

随着我国科技水平的飞速发展，激光惯性导航系统的精度要求越来越高。采用工业级原材料，通过固相合成法制备了铌锑-铌镍-锆钛酸铅(PSN-PNN-PZT)四元系大应变压电陶瓷材料，讨论了不同含量Sr对PSN-PNN-PZT压电陶瓷材料介电性能、压电性能的影响。结果表明：当Sr含量为1%(摩尔分数)、n(Zr)/n(Ti)=43/57(摩尔比)时，PSN-PNN-PZT组成位于准同型相界附近，压电陶瓷性能较优，获得了一种相对介电常数ε■/ε₀、机电耦合系数k_p、压电常数d₃₃、介电损耗tan δ、居里温度T_c分别为4 090、0.664、686 pC/N、0.016 5及213℃的大应变压电陶瓷材料；基于该材料配方制备的?24 mm×?5 mm×0.4 mm压电陶瓷圆环，在100 V的驱动电压下产生的应变量能达到2.500 5μm,较现有的PZT-14(P14)材料提升32.4%,能应用于高精度激光陀螺稳频器中，提高压电陶瓷微位移驱动器的可靠性。     

Ω形密封环的应力分析

作为弹性密封元件,Ω形密封环广泛应用于高参数工况条件下,掌握其在工况下的应力 应变状况是Ω环设计的重要内容。采用非线性有限元法对Ω形密封环在内压以及内压 轴向载荷作用下的应力 应变分布进行了计算,计算结果表明在轴向载荷与内压共同作用下,Ω环内的最大应变值出现在环壳 圆弧段交界面或环圈 圆弧段交界面上。该研究结果为Ω形密封环的极限设计提供了依据。     

压电陶瓷在结构振动及声辐射有源控制中的新应用

介绍了压电陶瓷的新应用──作为有源振动、噪声控制中的执行元件和传感器，并讨论了对该材料的性能要求、参数选择以及应用实例。     

考虑胶层的自由型垫高阻尼结构振动特性研究

考虑胶层在自由型垫高阻尼结构中传递应力、应变的作用,将胶层等效为各向同性材料,采用ANSYS和MATLAB的联合仿真方法,分析含胶层的自由型垫高阻尼结构振动特性随胶层参数的变化规律。利用模态应变能法和控制变量法得到的结果表明,胶层对结构振动特性起着关键性的作用,因此,选择胶粘剂敷设自由型垫高阻尼结构时,应在保证胶层力学环境良好的前提下,选择满足胶层最佳特性区间的胶粘剂产品。     

Sb3+掺杂Li0.02(Na0.53K0.48)0.98Nb0.8Ta0.2O3无铅压电陶瓷的电学性能

用传统的固相反应烧结法制备了Li0.02(Na0.53K0.48)0.98 Nb0.8Ta0.2O3-xSb2O3(LNKNT-xSb2O3)无铅压电陶瓷,研究了Sb3+掺杂对陶瓷晶体结构、显微结构及压电性能的影响.研究结果表明,Sb3+掺杂LNKNT陶瓷属于明显的“软性”掺杂,少量掺杂Sb3+能显著提高陶瓷的烧结及压电性能.当烧结温度为1100℃,掺杂量为2wt％时,LNKNT-0.02Sb陶瓷达到最好的压电性能:d33=193 pC/N,KP=49.5％,εr=779,Pr=16μC/cm2,应变达到2.3％,但机械品质因数QM从110.97降低到了85,介电损耗tanδ从1.66％增加到了2.01％.     

锆钛酸铅陶瓷材料及压电振子的研究

本文讨论了锆钛酸铅(PZT)材料用作高频陶瓷滤波器压电振子的技术要求,论述了配方选择依据,着重讨论了某些氧化物:MnO_2,CeO_2及SrO等对性能的影响,确定了陶瓷体制备的适宜条件,研究了高频压电陶瓷滤波器振子制作工艺及影响振子特性的因素.实验结果表明,采用全电极极化,真空蒸发Cr-Ag点电极,选择点电极面积约为厚度值3～5倍时易获得具有较好频率特性的振子。点电极面积愈大,两侧点电极对称性愈好将有利于获得电压比高,输出功率大的振子.通过基波及谐波频率特性的比较,观察到一次谐波反谐振频率与基波反谐振频率的比值小于3,而它们的正谐振频率的比值大于3。这对利用谐波制作高频压电陶瓷滤波器具有特别重要的意义,因为上述结果为合理挑选振子,抑制基波,制作性能良好的高频谐波压电陶瓷滤波器提供了选择依据。     

三方/四方相共存铌锑锆钛酸铅压电陶瓷极化的研究

研究了极化条件对三方 /四方相共存 (即准同型相界 ,简称MPB)的铌锑锆钛酸铅 (PNSZT)压电陶瓷性能和结构的影响 .利用XRD探讨了三方、四方相共存PNSZT压电陶瓷极化过程中畴转向、相变、晶格常数的变化、应变 ,分析讨论了极化作用机理 .XRD结果分析表明 :两相共存压电陶瓷极化过程中畴转向的同时伴随着相变 (四方相→三方相 )、应变、晶格常数变化 ;随着极化程度的提高 ,试样的应变量和 90°畴转向率不断增加 ;当达到极化饱和状态时 ,它们也达到最大值 ,其中应变的最大值为 0 .4% ,90°畴的转向率最大值为 41.6 % ,此时样品的介电常数和机电耦合系数也达到最大值 .当 90°畴转向率高和应变大时 ,材料的机电耦合系数和介电常数也大 .90°畴转向率和应变是表征极化程度的微观结构物理量 .最优极化条件是得到最佳压电性能陶瓷的关键之一     

超声微注塑机超声单元的设计与分析

提出一种基于超声驱动技术实现聚合物塑化和注射的超声微注射成型机。首先分析超声微注塑机整体结构及工作原理,然后进行超声注塑单元和超声振动模块结构设计,最后利用ANSYS软件进行超声振动模块模态分析和静力学分析,获得超声振动模块的振动频率及相应的纵向振型和超声振动模块的应力应变分布,针对分析结果进行材料强度刚度校核。结果表明,该超声电动微注塑机的超声振动模块能够获得满足需要的纵向振动,且其强度、刚度满足材料性能要求。     

无机纳米多孔二氧化钛纤维膜气体传感器及其制备方法

本发明提供了一种无机纳米多孔二氧化钛纤维膜气体传感器及其制备方法。所述的传感器包括陶瓷基体、陶瓷基体表面形成的叉指铂电极、引线和电路,其特征在于,所述叉指铂电极上沉积有无机纳米多孔二氧化钛纤维膜。所述的制备方法,其特征在于,在叉指铂电极上沉积有无机纳米多孔二氧化钛纤维膜的具体步骤为：将疏水性聚合物溶解于溶剂中,添加二氧化钛纳米颗粒或可溶性钛盐,搅拌形成均一溶液;进行静电纺丝,将纺成的纤维直接沉积到叉指铂电极上;     

第三代手机陶瓷压电变换器

京都技术研究所开发了效率高达 90 %的陶瓷压电变换器电路 ,可用于第三代手机的背景光驱动等方面。此次开发的陶瓷压电变换器电路 ,外形尺寸为 48ｍｍ× 8ｍｍ× 1 .5ｍｍ ,重量为 1 78ｇ。该电路的特点是小巧。与现有的陶瓷压电变换器电路相比 ,体积缩小到了近 1 /1 5左右。其中巧妙地设计了单层分析翻转型陶瓷压电变压器的电极结构 ,并使升压电路单一化 ,从而达到了小型化和低消耗电力化。驱动冷阴极管时的消耗电力为 0 5Ｗ左右。以往 ,手机的背景灯使用较多的ＬＥＤ(ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ)或无机ＥＬ(Ｅｌｅｃｔｒｏｌ…     

新型物料输送器的设计与实验研究

利用压电陶瓷的逆压电效应,提出一种以双晶片压电振子为驱动源的新型物料输送器。设计了物料输送器的结构并分析其工作原理,建立系统的动力学模型,推导出双自由度系统的位移放大倍数表达式,利用有限元软件Ansys分析系统的工作模态,制作了系统结构的样机并进行实验测试,测试结果表明:在系统共振频率为124Hz时,料道振动输出位移最大,位移输出范围为41~45μm,工作频率范围为121~128Hz,处于共振频率时最大输送速度达58mm/s。与同型号的电磁式振动输送器相比,该样机的电流仅为电磁式的21.71%,输送速度是电磁式的1.65倍,振幅为电磁式的36.6%,噪音降低了41d B。     

功能梯度经典梁损伤识别模态应变能变化率法的抗噪音性能研究

针对功能梯度经典梁,研究损伤识别的模态应变能变化率方法的抗噪音性能。基于有限元商用软件ABAQUS计算平台,计算功能梯度经典梁自由振动模态参数,并加入一定水平的噪音。用这些含噪音的模态参数仿真实际测量值。模态参数测量噪音模型采用高斯分布模型,并比较了计算噪音水平的三种计算方法。通过数值算例,分析测量噪音对功能梯度经典梁损伤识别的影响。从损伤识别结果可以发现,在1%、2%和5%的噪音水平情况下,均能很好地识别出梁的损伤单元。这表明功能梯度经典梁损伤识别的模态应变能变化率方法具有良好的抗噪音性能。     

功能陶瓷材料及其应用研究进展

介绍铁电、压电等功能陶瓷及其片式元件应用研究的若干新进展.基于过渡液相烧结机制的高性能压电陶瓷材料具有低烧结温度、高压电常数和低介质损耗等诸多优点.低烧多层压电变压器(MPT)以其低驱动电压、小体积、高升压比、薄型片式化等优点在液晶显示背光电源等方面获得应用.多层压电变压器及其背光电源具有高功率密度、高转换效率、薄型化和低成本等特点.基于缺陷化学原理和无晶粒长大的致密化烧结动力学,制备了亚微米/纳米晶钛酸钡基陶瓷及其薄层化贱金属内电极MLCC.研制了低烧铁氧体材料及其片式电感器.介绍了压电陶瓷超声微马达的结构与特性.     

北京大学工学院在压电材料领域取得突破性进展

<正>工学院力学与工程科学系李法新课题组在压电材料领域取得突破性进展,他们提出了一种周期正交的极化方法,将目前最常用的PZT压电陶瓷中的非线性畴变应变变得可逆,实现了约0.6%的超大致动应变,是传统PZT压电陶瓷的4倍。压电陶瓷致动器具有响应速度快、位移精度高、控制方便(电控)、体积小等优势,一直在致动器领域占据着主     

读者信箱

<正>问:喷头是陶瓷喷墨打印机的核心部件,喷头的工作原理是什么?不同型号的喷头性能有哪些特点?答:近年来陶瓷喷墨打印技术在陶瓷行业中迅猛发展,喷头是陶瓷喷墨打印机的核心部件,直接影响陶瓷砖打印图案的精确度、打印速度、生产稳定性等。1陶瓷喷头的工作原理陶瓷喷头以压电陶瓷元件为驱动器,利用不同脉冲频率、电压值为驱动电压,通过驱动压电陶瓷发生体积形变,在墨水腔内产生压力波,通过共振将墨水振出喷孔。喷墨工艺既受墨水的物理性能、喷头孔内径的