新型人工关节驱动器材料研究

较之传统的气动驱动器、形状记忆合金及压电陶瓷,电致活性聚合物（EAPs）,特别是介电弹性体（DE）已经表现出众多优点。介电弹性体在外电场作用下变形大且性能与生物肌肉类似,在人工关节驱动器领域具有极大应用潜力。本文主要介绍介电弹性体在电场驱动下响应的基本原理及特性,将介电弹性体与生物肌肉进行比较,研究介电弹性体性能参数,以用于指导介电弹性体驱动器的设计。     

介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性

本文研究了硅橡胶介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性.考虑温度、掺杂和电致伸缩变形的耦合影响,建立介电弹性体复合材料的介电常数模型,从而构建系统的电场能,基于此耦合发展的Ogden模型研究复合材料的热力学性能和热机电稳定性性能.结果表明,当电致伸缩系数减小,或材料常数比减小,或温度增加,或唯象学参数增加,或电致伸缩系数比增加时,介电弹性体临界名义电场增加,从而热力学系统的稳定性增强.这些结论对于硅橡胶纳米复合材料的设计和制备及其应用器件研究有巨大帮助.     

聚氨酯弹性体电致伸缩特性

为了提高材料的电致伸缩特性,通过原位共聚合法在聚氨酯弹性体(PUE)中掺入了不同质量比例的纳米钛酸钡.采用LCR测试仪、邵氏硬度计和电容法电致伸缩特性测试装置研究了纳米钛酸钡掺杂对PUE的影响.试验结果表明:随着掺杂比例的提高,PUE的介电系数和硬度增加,回复速度变差;较低的掺杂能提高PUE的电致伸缩应变,过高的掺杂导致PUE电致伸缩特性下降,掺杂6%钛酸钡的PUE表现出最佳电致伸缩应变.进一步对PUE电致伸缩特性因素进行了理论分析并提出了电致伸缩弹性体电荷迁移逾渗模型,其很好地解释了电致伸缩材料弯曲、临界电场反转膨胀、高掺杂回弹等现象.     

二氧化硅增强石英纤维复合材料高温电性能温度特性

运用静电学理论,建立计算二氧化硅增强石英纤维复合材料介电参数的经验模型,实现材料高温介电性能的温度特性模拟,并对材料介电性能的变化规律作出预测.模拟结果与实际结果基本相符,为材料改性提供依据.     

模拟人体组织介电特性的介电材料研究

模拟人体组织相对介电常数和电导率的介电材料可用于分析1.5 T磁共振电特性断层成像技术的算法准确性和成像分辨率。为了得到各种人体组织模拟介电材料的具体组成,利用油、明胶、去离子水和氯化钠为主要成分制作了一组介电材料样本,其中油体积百分比范围为0%~80%,氯化钠浓度范围为0~1.40 g/100 m L。通过开端同轴线法测量这组介电材料样本在频率为64 MHz和温度为25℃时的介电特性,得到这组样本的电导率和相对介电常数变化范围分别为0.04~1.43S/m和12.6~83.4。利用非线性最小二乘拟合得到描述介电材料组成和其介电特性函数关系的经验公式。根据经验公式可以迅速得到各种人体组织模拟介电材料的组成。     

电活性聚合物的力学性能及发电应用

依据电活性聚合物机械能向电能的转换机理,研究电活性聚合物发电原理.采用Mooney-Rivlin模型建立了电活性聚合物变形特性的数学模型,分析了材料在不同状态下的力学特性.并分析了电活性聚合物在静电场中的受力情况,能量收集方程及运动学方程.采用丹佛斯生产的电活性聚合物材料,构建电活性聚合物风力发电机实验平台;通过大量的实验研究,分析实验数据和现象,结果证实了电活性聚合物发电的原理.     

电流变弹性体夹层结构梁动力学特性分析

将电流变弹性体材料等效为粘弹性阻尼材料,运用夹层梁理论和广义Hamilton原理,建立了电流变弹性体夹层结构梁的动力学模型,并对其动力学特性进行仿真分析.仿真结果表明,随着外加电场强度的增加,电流变弹性体夹层结构梁的刚度和模态损耗因子得到提高,系统的振动也会减小;增加电流变弹性体夹层的厚度,能降低系统的固有频率,但同时...     

基于等效电路模型和DPSD算法的介电性能测试算法的研究

本文提出了一种关于介电材料的相对介电常数(εr)的介质损耗(tgδ)的测量算法。通过实际电容器的并联和串联等效电路模型分别与DPSD算法相结合实现介电材料相关介电参数的测量算法。大量程序模拟实验的结果证明,不同等效模型实现的算法具有相同的结果。该算法可以用于不同频率下介电材料介电性能的测量。     

高储能密度钛酸钡基复合材料

 高介电常数介电材料在储能方面的特殊作用使其在电工、电子技术领域有着重要的应用。随着电子工业的发展,高储能密度介电材料受到越来越多的关注,出现了一些新型的高储能密度介电材料。高储能密度介电材料具有高的介电常数和击穿强度,其发展的关键是提高储能密度。本文对近年来高储能密度介电材料的研究发展进行了概述,主要讨论了通过对钛酸钡的改性(即掺杂改性、表面包覆改性和复合材料制备)来提高介电材料的储能密度。分析了钛酸钡/聚合物复合材料的制备方法及其介电性能的影响因素,其中,陶瓷填料和聚合物基体2相界面的相容性是复合材料介电性能的重要影响因素。同时,指出了解决BaTiO₃粒子在聚合物基体中的分散问题、填料和聚合物基体的选择以及制备过程中工艺条件的控制都是研究兼具高介电强度和高介电常数复合材料的发展方向。     

分子基相变/铁电化合物的研究进展

相变材料特别是铁电材料有着很广阔的应用前景。对于大部分铁电材料都具有相变特征,在相变点附近,会出现明显介电异样和热力学的异样。近年来,关于铁电体的研究论文逐年呈指数上升,铁电性质的研究是当今国际上的热门研究领域。为了探索具有相变的铁电材料,本文综述了具有代表性的相变/铁电化合物类型及表征方法,为制备和测试具有结构相变及介电性质的化合物提供依据与指导。     

基于电磁响应的自修复介电弹性体驱动器

介电弹性体驱动器在能源、信息等高新技术领域应用广泛，但其在使用过程中不可避免地会受到机械应力，引起结构破坏，造成使用寿命缩短，而引入自修复性质将极大延长驱动器使用寿命。同时，考虑到现有单一电场驱动已无法满足现实需求，开发多功能响应的自修复介电弹性体驱动器是一种有效应对方法。基于此，利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）与聚苯胺（PANI）、四氧化三铁（Fe3O4）之间的协同效应，成功制备了一种基于电磁响应的PDMS-PANI-Fe3O4介电弹性体，分别研究了其聚合物稳定性、自修复性、力学性能以及驱动性能。结果表明：在200 ℃以下，PDMS-PANI-Fe3O4膜失重质量分数为0.8%，说明其具有良好的热稳定性；室温自修复48 h后，PDMS-PANI-Fe3O4聚合物修复完整，表明其使用寿命延长；将PDMS-PANI-Fe3O4弹性体加工成燕子翅膀，在磁场作用下，翅膀不断被驱动。在此电场条件下，PDMS-PANI-Fe3O4膜最大驱动形变为6.04%，进一步弥补单一驱动的弊端。     

基于介电弹性体面积应变特性的实验研究

电场活化聚合物在直流电场作用下会产生大幅度的应变,通过本次实验研究影响介电弹性体材料激活区(电极涂层区域)面积应变的主要因素,寻找激活区面积应变和这些影响因素之间的关系,进而根据它们之间的关系确定能获得所需激活区面积应变的合适条件.文中对材料分别从单轴预拉伸、均匀双轴预拉伸、非均匀双轴预拉伸等方面作实验分析.     

非铁电性巨介电材料CaCu3Ti4O12的研究进展

目的综述介电材料CaCu3Ti4O12(CCTO)研究的新进展,提出本研究领域需要进一步深入的方面,并在此基础上分析其发展前景。方法在介绍CCTO相结构的基础上,对其巨介电机制模型、制备方法、掺杂改性及其复合材料的研究进展进行总结。结果根据CCTO巨介电机制模型,设计新的巨介电材料或者复合材料,进一步降低其介电损耗,开发该类巨介电材料的应用新领域。结论 CCTO陶瓷具有巨介电常数及优异的温度稳定性,进一步降低其介电损耗将有很好的应用前景。     

磁电耦合对于多铁性材料CdCr2S4介电性质的影响

多铁性材料CdCr2S4在实验中被观测到的磁相变温度附近的介电异常现象,为一定温度区间内共存的弛豫铁电性和铁磁性提供了磁电耦合的依据。基于SRBRF模型和Heisenberg模型,我们提出形如 的磁电耦合形式,并计算出了最近邻磁自旋对关联 。最近邻自旋对关联 通过磁电耦合修正阻碍极化翻转的激活能的大小,使得被冻结在某一特定方向上的极化又能够在其它的可能取向上进行热翻转,改变了极化弛豫时间的分布,从而导致了介电性质在磁相变温度附近发生介电异常。同时,考虑磁场对介电性质的影响,得出的磁电容效应和实验数据很好吻合进一步证实了我们想法的正确性。     

锆钛酸钡陶瓷的制备与介电性能研究

采用传统电子陶瓷工艺,制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(BZT,x=0.20,0.25,0.30)铁电陶瓷,研究了不同Zr含量对陶瓷微观结构、介电性能和介电可调度的影响.结果表明,不同频率下陶瓷样品的介电温谱显示Ba(ZrxTi1-x)O3材料具有弥散相变的特征,当x=0.3时,已成为典型的弛豫型铁电体;温度为193～323 K时,材料的介电可调度测量表明所有样品介电可调度均在10%以上,且在铁电态和居里温区附近介电可调度明显高于顺电态.从铁电畴、极性纳米微区的角度出发对实验结果进行了解释.发现室温(300 K)时样品x=0.25的介电可调度可达49.5%,优化因子为49.11(1.5 kV/mm,10 kHz).     

非晶碳氢膜的介电谱与分形结构

利用RF－DC辉光放电等离子化学气相沉积法制备了非晶碳氢膜,并测试了其介电谱,用分形理论研究了这种无序结构材料的介电谱与物质结构的关系。结果表明,低频反常色散介电谱确实可以传达物质结构的信息。     

微波频率下木材介电常数和损耗的测量

<正> 木材介电性质的研究,不仅对木材的工业加工、人造板生产有现实意义,还有助于研究木材的分子结构、各向异性,为更合理、充分地使用木材提供理论根据。 音频下木材的介电性质很早就有研究,射频下木材介电性质的研究,国内外在五、六十年代也开展过。但在超高频微波领域,材料介电性质的研究尚存在各种困难,尤其木材在此频率下介电性质的研究国内还未开展。作者就常温下,对平衡含水率时的杉木介电常数和损耗(tgδ)作了初步测试。其测量方法和数据仅供参考,以期我们的试探能引起有关部门和单位对木材在微波频率下介电性质的更深入的研究。 介质材料的复数介电系数     

高储能密度电容器复合介质材料的研究

对高储能密度电容器复合介质材料作了研究．在采用介电陶瓷／有机聚合物作复合介质材料的实验中，研究了复合材料的介电系数与组成成分的关系，研究发现，ε随陶瓷成分的增加而增大，并且存在一个临界组分，在此组分时，ε有突变．研究表明，用介电陶瓷与有机聚合物复合可制出储能密度较高的电容器介质材料．     

杂多酸固体膜在变温下的介电弛豫特征

研究了不同温度下的11-钨镓合铟杂多酸H6[In(H2O)GaW11O39]·11H2O在40Hz-110MHz频率范围的介电谱,发现这些谱都是由两个弛豫过程表征的,分别是由于材料内部粒子表面对离子电荷移动和粒子问界面极化产生的.通过在介电理论基础上的介电解析得到了反映弛豫行为的介电参数.分析介电参数,得到随着温度的增加,绝缘性能增加,显现出良好的介电特性的结论.     

一种简单的溶胶-凝胶法制备二氧化锆介质层

在电子产业中,能够进行低压操作以及能够在非常薄的薄层上进行器件设计的材料备受关注.并且,这些材料需要使用方法简单、快速、可靠.作者提出一种简单且快速可靠的沉积高k二氧化锆介电层的方法.整个过程从原来常规过程的140分钟缩短到10分钟.这种改进的方法在操作流程方面有显著的提升.这种溶胶凝胶法制备的样品介电层厚度远小于与之前报道的样品,其厚度约为原方法制备样品的25%.在优化操作过程与降低介电层厚度的同时,二氧化锆的介电性质并没有被影响.作者进一步研究了样品的介电特性,在90K到300K之间介电性质的变化小于10%.