PZT陶瓷粉体的水热合成

利用水热法合成了单相、立方体形貌且平均颗粒尺寸在1 μm的锆钛酸铅(PZT)陶瓷粉体. 研究了碱度、反应时间对最终产物的影响, 着重研究了不同碱度下Pb缺失的补偿问题. 结果表明: 碱度对最终PZT产物A位Pb离子的固溶程度有着重要的影响. 碱度越高, A位缺失的Pb离子就越多. 原料中适当的Pb过量能够有效补偿Pb离子的缺失, 碱度越高, 所需添加的Pb离子的过量程度也就越高. 但过多的Pb离子加入量会导致最终产物中出现第二相.     

静电纺丝法制备硅碳纳米纤维及其在锂钠离子电池中的应用

静电纺丝法由于具有工艺简单、功能多样等优点,是一种重要的制备一维锂钠离子电池纳米结构电极材料的方法。目前,已有大量利用静电纺丝技术制备高性能电极材料的研究报道,但具有系统性和针对性的综述论文尚十分有限。碳材料是最早被研究且已实现商业化的锂离子电池负极材料,硅材料则是理论容量最高的负极材料,因此,两者一直是学术界和工业界关注的重点;但碳材料理论容量低和硅材料体积变化大的问题严重阻碍了各自更广泛的实际应用。静电纺丝技术被证明是一种可以解决上述问题的十分有效的方法。因此,本文系统地综述了静电纺丝法制备的硅基和碳基纳米纤维在锂钠离子电池负极材料上的应用和发展,重点从静电纺丝原理、硅碳材料的设计及合成、结构的调控与优化、复合材料的制备到电化学性能的提高等方面作了详细介绍和讨论,同时也指出静电纺丝法在大规模生产中的不足及未来可能的发展方向。希望此综述可以为先进储能材料（尤其是硅基和碳基纳米电极材料）的设计和制备提供一些有益的指导和帮助。     

铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的研究

为制备具有良好压电特性的环境友好型无铅压电陶瓷,采用固相合成法合成了铌酸钾钠(KNN)无铅压电陶瓷粉体,以常压烧结法烧结了陶瓷,研究了不同粉体的烧结特性,并研究了陶瓷粉体的成分、烧结温度、极化电压对陶瓷压电性能的影响.利用XRD测定了陶瓷粉体的晶相组成,并用SEM观察了所烧结陶瓷的微观结构.XRD结果表明用固相法合成了KNN无铅压电粉体,实验表明钾的含量降低了陶瓷粉体的烧结性,钾钠含量约为1:1时具有较大的压电性,极化电压为2 000 V/mm有较好的极化效果.     

Ca含量对(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9)O3-BiFeO3无铅压电陶瓷微结构和电学性能的影响

笔者采用传统固相法制备了0.99(Ba_1-xCa_x)(Zr_0.1Ti_0.9)O₃-0.01BiFeO₃(BC_xZT,x=0.00,0.06,0.12,0.18)无铅压电陶瓷,系统地研究了Ca含量对陶瓷相结构、微观形貌和电学性能的影响。研究结果表明：所有样品均为ABO₃钙钛矿结构固溶体,无其他杂相存在;随着Ca含量的增加,陶瓷晶体结构从三方相向四方相转变。Ca的加入对频率色散影响不明显,具有良好的频率稳定性。通过拟合修正后的Curie-Weiss定律,研究介电弛豫特性,γ值由1.76降到1.61,说明陶瓷弛豫程度下降。Ca取代Ba后,d₃₃和k_p均呈现先增加后减小的变化趋势,当x=0.12时获得最佳电学性能：ε_r=4 448、tanδ=0.013、d₃₃=207 pC/N、k_p=0.24。从P-E曲线观察出...     

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.     

一种新型驱动器

介绍了一种新型压电驱动器含金属芯压电陶瓷纤维(MPF),推导了MPF的驱动电压与位移关系,运用ABAQUS软件对MPF进行了有限元仿真,并将MPF在不同驱动电压下的位移进行了理论值和仿真值的对比,验证了所推导公式中响应位移和驱动电压关系的正确性。通过实验测试了MPF的迟滞特性,并设计了迟滞逆模型开环控制、迟滞逆模型结合比例、积分和微分(PID)的两种控制方法对MPF进行了迟滞补偿控制。实验表明,复合控制的效果较好,MPF迟滞得到了很好补偿,使输入和输出呈线性,实现了高于10nm的高精度定位。复合控制的实验结果也进一步验证了MPF位移公式的正确性。     

半电极含金属芯压电纤维的驱动性能

建立了悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维新型压电弯曲驱动器的理论模型.根据第一类压电方程,推导出自由端位移、夹持力和弯曲共振频率的解析表达式,分析了金属芯性能和半径对这3个参数的影响,并把理论计算结果和有限元分析结果进行了比较.实验结果表明,悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维弯曲驱动器的自由端位移可达589 μm,夹持力可达427 μN,一阶弯曲共振频率为28 Hz,有限元分析结果和理论值基本吻合,说明这种驱动器有较大的端部位移、较小的夹持力和较低的弯曲共振频率.     

《智能材料与结构技术》专题文章导读：半电极含金属芯压电纤维的驱动性能

建立了悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维新型压电弯曲驱动器的理论模型。根据第一类压电方程,推导出自由端位移、夹持力和弯曲共振频率的解析表达式,分析了金属芯性能和半径对这3个参数的影响,并把理论计算结果和有限元分析结果进行了比较。实验结果表明,悬臂梁结构半电极含金属芯压电纤维弯曲驱动器的自由端位移可达589um,央持力可达427uN,一阶弯曲共振频率为28Hz,有限元分析结果和理论值基本吻合,说明这种驱动器有较大的端部位移、较小的夹持力和较低的弯曲共振频率。     

膜/块体结构氧化物复合磁电材料研究进展

由铁氧体(如: CoFe₂O₄, NiFe₂O₄)和铁电相(如: BaTiO₃, Pb(Zr_xTi_1-x)O₃)组成的复合材料是经典的复合磁电材料, 也是最早在室温下观察到大磁电耦合效应的复合材料。这类复合材料的制备通常是在高于1200℃的高温条件下将铁氧体相和铁电相两相共烧而成。然而, 在高温过程中不可避免的存在原子互扩散及两相界面反应, 甚至出现微裂纹。本文综合介绍了几种通过直接在一种铁性氧化物块体上生长另一种铁性陶瓷膜的方法, 从而实现铁电、铁磁两相之间的低温复合(一般不高于800℃), 避免了高温共烧过程中的固有问题, 并展示了此类膜/块体复合体系的磁电耦合性能常用的表征方法。     

基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构损伤定位研究

摘要：含金属芯压电纤维（Metal-core Piezoelectric Ceramic Fiber,MPF）是一种新型压电功能器件。介绍了MPF的结构及其对圆形压电片激励Lamb波的传感响应模型。利用Gabor小波变换计算损伤反射信号到达时间延迟的原理,把MPF传感单一模式Lamb波在一维结构中进行了损伤定位研究。研究结果表明：MPF可以进行Lamb波的单一模式传感,采用Gabor小波变换计算损伤反射信号到达时间延迟效果较好,损伤定位精度较高。