压电纤维复合材料的发展、模拟及应用

压电材料同时具有驱动和传感性能,被广泛应用于各种智能结构中.圆形压电纤维复合材料和方形压电纤维复合材料作为两种新型压电复合材料,因其独特的结构而具有比压电陶瓷片更优异的性能.采用数值法和分析法对复合材料的结构参数及各组分材料性能进行评估从而预测复合材料的性能是目前的研究热点.压电纤维复合材料被广泛应用于振动及噪声控制、结构健康监测、结构变形及能量收集等领域,并能对上述领域的进一步发展发挥关键作用.     

区域“脊柱”太浦河:基于原型设计的国土空间规划补充途径

Since 2018, the integrated regional development of the Yangtze River Delta has been subjected as a national strategy to intensify the interconnection between its cities. However, the questions of open space conservation and planning have so far remained essentially quantitative and strongly informed by regulatory and top-down principles. Focusing on the vast green heart between Shanghai, Suzhou, and Hangzhou, this design-driven research project hypothesizes that Taipu Canal can be upgraded from its current technical role into a civic spine that frames new developments and articulates the rich diversity of open spaces, ecosystems, historic water towns and villages. The research adopts a crossscale method of “contextual prototypes” that combines sampling, typological classification, and prototypical design explorations in pilot projects. A reflective phase zooms out to critically assess how these prototypical strategies can be systemized as structuring principles at the regional scale. The conclusion of the article discusses how this prototypical approach offers an opportunity to inductively complement the top-down Chinese territorial planning system, which needs to cope with increasingly complex conditions and vaster scales.     

纤维厚度和体积分数对压电纤维复合物应变性能的影响

实验制备了不同纤维厚度和体积分数的压电纤维复合物, 并在0.1 Hz的激励电压下测试了压电纤维复合物的自由应变性能和驱动性能, 研究复合物典型结构参数对其性能的影响。实验发现, 随着压电纤维厚度增加, 复合物自由应变和顶端位移下降, 1000 V激励电压下, 纤维厚度为200 μm样品纵向自由应变为665 με, 驱动Mylar膜产生的顶端位移为1.9 mm, 而纤维厚度为300 μm和400 μm样品的纵向自由应变仅为纤维厚度为200 μm样品的23.2%和11.7%, 顶端位移为纤维厚度为200 μm样品的45.8%和19.0%。压电纤维复合物具有驱动正交异性, 横向自由应变、纵向自由应变以及横向效应系数随着纤维体积分数的降低而减小, 纤维体积分数为74%的复合物其横向自由应变和纵向自由应变分别为体积分数为59%样品的2.04倍和1.72倍, 横向效应系数也从0.519减小到0.451。     

多孔压电陶瓷压力传感器的制备及性能

采用冷冻浇注和添加造孔剂2种方法制备了不同孔形貌和孔隙率的多孔PZT压电陶瓷,系统研究了不同孔形貌和孔隙率对多孔PZT陶瓷的传感性能影响。结果表明：在多孔陶瓷中,压电电荷系数d₃₃随孔隙率增加的下降速度比介电常数ε_r缓慢,使得多孔陶瓷压电传感性能较致密陶瓷得到大幅提高。此外,添加造孔剂法制备的随机多孔陶瓷d₃₃与冷冻浇注制备得到的取向多孔陶瓷相比下降更显著,因此取向多孔陶瓷具有更高的传感输出电压,在8 N外力作用下,孔隙率为55.9%(体积分数)的取向多孔陶瓷达到了最高84 V的输出电压。本研究有助于了解多孔特性对压电陶瓷的传感性能影响,并为制备具有高压电系数的传感器件提供新的思路。     

压电纤维复合材料的管道结构健康监测应用

管道实时结构健康监测对工程应用具有重要意义,压电纤维复合材料在与管道结构共形时保持压电阻抗特性,对管道结构进行健康监测。本文制备了压电纤维复合材料,研究了复合材料厚度对电阻抗特性的影响,厚度大于250μm时阻抗峰值下降50%。基于压电纤维复合材料进行了结构载荷监测应用验证,通过相关系数偏差值(R_C)和均方根偏差(R_M)方法对结构受到损伤时的压电纤维复合材料阻抗敏感特征进行量化,并基于无损状态建立了损伤阈值(U_l)。当管道结构受到50 N载荷时,R_C指数达到0.51(U_l=0.005);螺栓结构松动50%时,R_M指数达到7.96(U_l=0.63)。结果表明,压电纤维复合材料可以对管道结构应力状态变化和螺栓松动进行灵敏响应,适用于管道等复杂曲面结构进行结构健康监测,应用前景广阔。     

我国东、中、西部地区经济非均衡增长的实证分析

改革开放以来,由于经济转型和实施区域非均衡发展战略等原因,我国东、中、西部地区的经济发展十分不平衡并呈现出继续扩大的发展趋势.通过实证分析,得出结论:改革开放以来,我国经济总差距呈现出"先降后升"的阶段性特征;改革开放以来,东、中、西部地区的区内差距在逐年缩小,而区间差距却在逐年扩大;从1995年开始区间差距已经成为影响我国经济总差距的主要力量,我国区域经济呈现出明显的"东强西弱"的总格局和演变趋势.     

水溶性环氧树脂的锆钛酸铅压电陶瓷凝胶注模成型

分别以聚丙烯酸铵(NH4PAA)和海因环氧树脂为分散剂和凝胶剂,制备锆钛酸铅陶瓷浆料,研究分散剂及固相含量对浆料流变性能、生坯和烧结样品物理性能的影响。结果表明:当分散剂含量(质量分数)为0.6%时,浆料黏度最低;当固相含量(体积分数)高达57.5%时,浆料仍保持良好的流动性;当固相含量为55%时,陶瓷生坯和烧结坯的强度均达到最大值,分别为34.1和77.8 MPa;与传统模压成型工艺对比表明,采用凝胶注模成型工艺制备的样品具有更优异的物理和压电性能。     

基于铌酸银微纳颗粒的介电复合材料的储能性能EI北大核心CSCD

分别采用固相法和溶胶-退火法合成了AgNO_(3)颗粒(分别定义为Ag NO_(3)-1和Ag NO_(3)-2),使用多巴胺对该颗粒进行表面修饰后,再以此为填充物,与P(VDF-HFP)聚合物基体复合,制备不同AgNbO_(3)填料比的(Dop@AgNbO_(3))-P(VDF-HFP)复合材料。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪、阻抗分析仪和铁电工作站等表征了AgNO_(3)颗粒及其复合物的物相、微观结构,探究填料合成工艺及含量对复合材料介电及储能性能的影响规律。结果表明:同一种填料合成工艺下制备的(Dop@AgNbO_(3))-P(VDF-HFP)复合物,随着填料比增加,能量密度呈现先增加后减小的趋势,在填料比6%(体积分数)时获得最高储能密度。此外,在相同的填料比下,基于溶胶-退火法合成的Ag Nb O_(3)颗粒由于粒径较小,粒度分布较窄,比表面积较大,使得(Dop@AgNbO_(3)-2)-P(VDF-HFP)复合物的整体介电和储能性能优于(Dop@AgNbO_(3)-1)-P(VDF-HFP)复合材料。例如,6%(Dop@AgNbO_(3)-2)-P(VDF-HFP)复合材料在1 kHz时的介电常数为17.6,介电损耗小于0.05;在电场80k V/mm下的有效能量密度和效率分别为0.46J/cm^(3)和71.35%。     

环境温度对压电纤维复合材料性能的影响

针对压电纤维复合材料在航天、航空领域的应用,研究极端环境温度对复合材料性能的影响.首先制备了基于锆钛酸铅(PZT)陶瓷的压电纤维复合材料,然后测试环境温度对压电纤维复合材料电学阻抗、自由应变、驱动性能和力学性能的影响.结果表明,环境温度对压电纤维复合材料的阻抗相位角差值有显著影响.随着环境温度的升高,压电纤维复合材料的...