全叉指电极d33模式压电悬臂梁俘能器研究

为了克服表面叉指电极d33模式微机电系统(MEMS)悬臂梁振动俘能器中存在的压电材料极化不完全、存在弯曲电场等问题,提出了一种电极贯穿于整个压电层的全d33模式MEMS悬臂梁振动俘能器.根据机电耦合模型,分析了电极尺寸与材料厚度对压电俘能器输出功率的影响.优化结果表明:当硅基底厚度为20μm、电极宽度1μm时,电极间距最优范围为25～75 μm,PZT材料最优厚度为7μm,归一化后得到功率密度为34.5mWcm-3gn-2.通过在表面叉指电极d33模式俘能器的基础上增加电镀电极工艺,设计了不锈钢基底的全d33模式MEMS俘能器的工艺流程,完成了部分单元工艺.     

氯离子侵蚀筑坝红土的试验研究

为探索氯离子对红土坝料的破坏机理,设计了化学加速试验,比较了全渗液中铁、铝离子浓度及土样粘粒含量的变化,并分析了土样的微观结构图。试验结果表明,氯离子与筑坝红土中起胶结作用的铁、铝氧化物发生缓慢而长期的化学反应,生成的可溶盐随渗透水流失,降低了红土中胶结物的含量,破坏了红土的结构,进而在坝体内产生了细观渗透通道,降低了土石坝的可靠性和运行寿命。     

不锈钢基压电厚膜俘能器的制作与性能测试

由于硅基底断裂韧性低及压电厚膜有利于提高俘能器输出功率,因此,该文提出在304不锈钢基底上制备PZT压电厚膜俘能器。304不锈钢薄片既作为基底又作为下电极,金属Pt/Ti结构作为上电极。不锈钢基底厚为30μm,采用电流体驱动雾化沉积制备5μm厚的压电材料,通过对压电材料XRD表征,得到了在(110)晶向择优取向的钙钛矿结构。设计了长20mm、宽5mm压电悬臂梁结构俘能器。实验表明,压电俘能器的谐振频率为81Hz,当加速度为0.69 g(g=9.8m/s2)时,输出开路电压峰-峰值为1.3V;负载电阻为260kΩ时,输出功率最大(为0.758μW),对应的功率密度为3.19mW·cm-3·g-2。     

碱性材料与红土坝料的互损劣化试验

水泥、石灰等碱性物质被大量用于加固土工结构，然而碱性材料已经给红土造成了长期的侵蚀。基于材料互损的化学分析，设计了红土坝料的加速劣化浸泡，对比试验了水工指标，分析了渗水的离子浓度变化。检测证实：碱性物质降低了倍半氧化物的聚合力、消耗了红土的黏结成分、劣化了结构材料的颗粒级配。揭示了碱性加固材料与酸性坝土的相互作用及接触带互损渗漏机制，提出材料互损是导致土坝重要指标逐渐劣化、细观渗流通道增加扩大、加固效益太低的重要原因之一。