不同PZT复合温石棉纤维/水泥基材料压电性能

通过研究4种煅烧温度对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)粉体粒径分布及晶体结构、陶瓷片微观形貌及压电性能的影响确定PZT最优合成条件。结合超声分散技术制备PZT/温石棉纤维/水泥材料(PZTCC),并分别测试复合粉体晶体结构及经压制极化后PZTCC复合片的压电性能。800℃时PZT钙钛矿特征最明显,晶粒饱满;相应PZT陶瓷片、PZTCC复合片均具有较高压电性能,其压电常数d33分别达119.2pC/N、32.5pC/N。     

直写成型制备的3-3型PZT压电复合材料及其性能

3-3型压电复合材料在超声波传感器、水下声学检测等领域有着广泛的应用。锆钛酸铅(PZT)陶瓷通过复合有望制备具有低介电常数、低脆性等优点的复合材料。采用直写成型技术制备了PZT三维木堆结构支架,结合浸渍法填充环氧树脂制备了3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料。研究了陶瓷相体积分数对3-3型PZT/环氧树脂压电复合材料的介电、压电、铁电性能的影响,并对比了PZT陶瓷支架与PZT/环氧树脂复合材料的介电与压电性能。研究结果表明,随着陶瓷相体积分数的增加,复合材料的介电常数、压电常数及剩余极化强度都会增大,PZT支架具有更大的介电常数、压电常数、压电电压常数;当陶瓷相体积分数为36%时,PZT支架与PZT/环氧树脂的压电电压常数分别达到151.0 mV·m/N与104.0 mV·m/N。PZT/环氧树脂复合材料同时具备了压电陶瓷的硬度、电性能,以及聚合物的柔韧性、低密度等优势,其应用前景良好。     

纳米PZT粉体制备及PZT/水泥基复合材料压电性能

采用溶胶-凝胶法,结合正交试验设计,研究了不同反应条件((CH3COO)2Pb浓度、pH值、反应时间和煅烧温度)对PZT粉体结晶程度和晶粒大小的影响。用压制成型法制备出PZT压电陶瓷和PZT/硫铝酸盐水泥基复合材料。用正交极差与方差法分析了反应条件对PZT粉体物相与粒度及陶瓷片和复合材料的压电与介电性能的影响,得出粉体最佳制备工艺。结果显示:最佳反应条件为(CH3COO)2Pb浓度为15%,pH=5.0,反应时间2h,煅烧温度600℃;煅烧温度对陶瓷片及复合材料的压电与介电性能影响最显著;相应陶瓷片压电常数d33、相对介电常数εr分别为38.5pC/N、1.3;而复合材料的d33、εr分别为4.4pC/N、29.4,数值偏低可能是水泥水化不充分,结构不致密所致。     

水泥基压电复合材料的制备及极化工艺研究

采用压制成型法，首次以快硬早强的硫铝酸盐水泥为基体制备了水泥基压电复合材料。详细阐述了水泥基压电复合材料的制备过程；通过实验确定了适宜的极化条件，分析讨论了极化过程中出现漏电流的原因，并提出了一些初步的解决途径。结果表明，对硫铝酸盐水泥基压电复合材料来说，适宜的极化工艺参数：极化电场强度为4kV／mm，极化时间为45min，极化温度应低于130℃。     

基于软模法制备1-3型压电复合材料及高频医用超声换能器

高频医用超声成像技术因其高空间分辨率而被广泛应用于人体组织的精细结构观察,其中高频超声换能器的核心材料是1-3型压电复合材料。采用软模板法直接烧结了锆钛酸铅(PZT)压电微柱阵列,进而制备PZT/环氧1-3型压电复合材料,并对其进行了微观结构观察和电学性能表征。材料微观结构完整,机电耦合系数达到0.64。采用此复合材料制备了中心频率为20 MHz的高频超声换能器。采用脉冲回波法对换能器进行了性能和声场测试,并利用其对人体皮肤进行了超声成像,换能器的插入损耗、带宽分别为13.1 dB和84.2%。结果表明,软模法制备的1-3型压电复合材料能使高频超声换能器兼具低插入损耗和大带宽,这为高性能高频医用超声换能器提供了一种低成本、高效率的商业化制备方法。     

1-3型水泥基压电复合材料在冲击载荷下的电学响应

采用切割-浇注法制备1-3型水泥基压电复合材料,并利用分离式霍普金森压杆测量装置(SHPB),对PZT5压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料在冲击载荷作用下的力电响应进行实验研究与分析。研究表明:在冲击载荷作用下,PZT5压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料的电位移与应力具有较好的动态响应;在相同荷载作用下,两者的电位移随应变率的增加而增加,且产生相同应变所对应的应力值也随着应变率的增加而增加,表现出"率相关"的材料特征。     

1—3型PZT／Polymer压电复合材料性能分析

通过实验分析了由压电陶瓷相PZT－H与聚合物相环氧树脂组成的1－3型压电复合材料其性能与两相材料的性能、PZT体积比、PZT细柱的纵横比及横向周围性的关系,并依据这些关系找到了满足医疗超声和无损检测要求的两相材料的最佳组成。     

MEMS兼容丝网印刷PZT压电厚膜研究

对丝网印刷PZT压电厚膜制备工艺浆料配置、印刷技术、退火条件、上下电极的选择及极化方法等进行了研究,并采用扫描电子显微镜(SEM)及与之配套的能谱分析仪对制备的PZT样品的微观结构、成分进行了测试分析.结果表明,PZT压电厚膜的膜厚可达100μm,印制图形分辨率在500μm以上,在800℃经1h退火就可获得良好的微晶结构,且具有压电特性.     

2-2型水泥基压电机敏复合材料的研制

在土木工程领域中，智能结构系统越来越受到人们的重视，而在智能结构系统中机敏材料是不可缺的元素，它是构成智能结构中的传感器和驱动器的关键材料。针对目前土木工程领域智能结构中存在的结构材料与机敏材料相容性差问题，采用水泥基材料作为压电机敏复合材料的基体，通过调节水泥基材料组分和比例，克服水泥基材料与压电陶瓷在密度上的悬殊差异为材料准备带来的困难，制备出2－2型水泥基压电机敏6复合材料。同时，采用集成了微型计算机、MTS自动伺服试验机、示波器、信号发生器、线性放大器和HP－IB界面的测试系统测量2－2型水泥基压电复合材料的弹性性能、传感性能和驱动性能。实验结果表明，在实验范围里，该材料具有线弹性性能；传感性能和驱动性能具有明显的频率依赖性；在超低频范围内，2－2型水泥基压电复合材料的压电电压系数的模值随频率线性增大，相角随频率增大开始时增大较快，随后趋于一常数；2－2型水泥基压电复合材料的压电性能与聚合物基压电复合材料相似。     

MEMS兼容丝网印刷PZT压电厚膜研究

对丝网印刷PZT压电厚膜制备工艺浆料配置、印刷技术、退火条件、上下电极的选择及极化方法等进行了研究 ,并采用扫描电子显微镜 (SEM )及与之配套的能谱分析仪对制备的PZT样品的微观结构、成分进行了测试分析。结果表明 ,PZT压电厚膜的膜厚可达 10 0 μm ,印制图形分辨率在5 0 0 μm以上 ,在 80 0℃经 1h退火就可获得良好的微晶结构 ,且具有压电特性     

压电马达用压电陶瓷的研究

采用传统的电子陶瓷工艺制备了高性能四元系压电陶瓷 (PZN- PMS- PZT- r Mn O2 )。考察了不同剂量的锰掺杂对压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响 ,即室温介电常数 ε、介电损耗 tanδ、居里温度 Tc、机电耦合系数 kp、压电常数 d33和机械品质因数 Qm。随着 Mn含量的增加 ,ε和 tanδ均减小 ;由于内偏置场的影响 ,居里温度 Tc随锰含量的增加而增加。kp 和 d33随 Mn含量的增加而减小 ;而 Qm 表现出较复杂的变化规律 ,随 Mn含量的增加 Qm先增加 ,当 r=0 .2 %时 ,达到最大值 10 0 0 ,当 r>0 .2 %时 ,Qm 下降。实验结果表明 :当 r=0 .2 %的锰掺杂压电陶瓷比较适合制作压电马达 ,其压电性能为 ε=12 0 0、tanδ=0 .0 0 4、Tc=349°C、kp=0 .6 0、d33=380 p C/ N和 Qm=10 0 0     

在压电谐振基波附近的压电应变研究

本文根据PZT压电陶瓷的压电与弹性特性,应用谐振理论对其压电基波频率附近的压电位移作了计算;另一方面,采用一种高频激光双束干涉仪,测量了压电位移的位移量。其实测值和理论计算值是一致的。     

压电薄膜特性参数的测量方法

随着电子元器件向微型、高灵敏、集成等方向发展,薄膜材料及器件在微机电(MEMS)系统中得到广泛应用,而测量压电薄膜特性参数的方法与体材料相比有很大的不同.介绍了当前测量压电薄膜特性参数的两大类方法:直接测量法(包括气腔压力法、悬臂梁法、激光干涉法和激光多普勒振动法)和间接测量法(传统阻抗分析法),详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题,比较了这些方法的优缺点,并对未来压电薄膜特性参数的测试表征作了展望.     

一种由压电双晶片测量压电常数d31的方法

提出了一种新的测量方法 ,由一种实用元件——压电双晶片测量压电材料的压电常数 d31的方法。这种测量方法不同于通常的由标准试样测量压电材料参数的方法。文中给出了测量原理、测量装置及由一种 PZT样本的测量结果 ,并同时给出了 IEEE标准测量方法的结果。理论和实验结果表明 :这种新的测量方法是可行的。     

无铅压电材料NBT-BZT陶瓷压电性能及改性

通过配方试验和性能测试分析研究了(1x)Na1/2Bi1/2TiO3-xBa[ZryTi(1y)]O3(x=0.04,0.06,0.08,0.10,y=0.04,0.045,0.05,0.06)无铅压电陶瓷的压电、介电性能。以及当x=0.06,y=0.045时引入Sn4+对NBT-BZT材料的压电介电性能影响。研究表明:当x=0.06,y=0.045, Sn4+对(Na1/2Bi1/2)2+取代量为0.02时,系统的压电性能参数d33和kt分别达到196 pC/N和0.55,相对介电常数可提高到1 263。     

新型压电驱动机构

介绍了所研制的新型压电流体泵、多自由度压电马达、压电超声减摩机构等新型压电驱动机构的基本原理、试验样机的结构及研究现状。     

一种大功率压电陶瓷变压器材料研究

采用传统陶瓷工艺制备了Pb(Ni1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-Pb(Ti1/2Zr1/2)O3(PNW-PMS-PZT)四元系压电陶瓷。分析了粉体和陶瓷的相结构组成,结果表明烧结温度的提高和PZT含量的增加有助于钙钛矿相的生成,同时发现PZT的含量在0.91～0.93附近有准同型相界存在。研究了室温下烧结温度和PMS含量对相对介电常数εr,机电耦合系数kp,机械品质因数Qm和压电常数d33的影响,实验表明在室温下随着PMS含量的增加εr、kp、d33逐渐减小,Qm增加;随着烧结温度的提高,kp、d33增大。制得了室温下εr为1959,d33为390pC/N,kp为0.614,Qm为1349的大功率压电陶瓷变压器压电材料。     

压电免疫传感器的研制

介绍了压电免疫传感器的压电质量传感原理、免疫反应及压电免疫传感过程。设计了压电液相谐振电路。测定了压电石英晶体的品质参数。实验结果表明，与现有检测方法相比，压电免疫传感器具有快速、准确、所需样品少、操作简单等特点。     

Cymbal型压电换能器等效压电常数影响因素分析

通过对Cymbal换能器压电陶瓷片受力分析,给出了其压电方程的边界受力约束条件,建立了Cymbal型压电换能器等效压电常数de33函数模型。模型计算结果与试验结果吻合。并利用该模型,分析了Cymbal换能器几个关键参数对等效压电常数de33的影响规律。     

高锂含量碱金属铌酸盐的结构与性能研究

采用传统固相法陶瓷制备工艺制得高锂铌酸基无铅压电陶瓷体系xLiNbO3-(1-x)(Na0.5K0.5)NbO3(简写为xLN-(1-x)NKN,其中x=0.146,0.236,0.292,0.348,0.361,0.382,0.438,0.472,0.500,0.528,0.618),研究了该体系的晶相结构,断面形貌及电学性能随x的变化。研究表明,随x的增加,样品主晶相有一个四方钙钛矿到四方钨青铜结构再到LiNbO3三方结构的过程;压电常数d33随着x的增加而减小,但在x=0.236~0.438时保持相对稳定,约为75~80 pC/N;当x=0.5时,居里温度TC为537℃,此系列陶瓷适用于高温环境的压电陶瓷。