高压电性能和介电性能0-3型PZT/PVDF压电复合陶瓷的制备

实验采用固相法合成性能良好的PbZr_(0.52)T_(0.48)O_3(PZT)陶瓷粉末,通过常压和热压工艺制备0-3型PZT/PVDF(偏聚氟乙烯)压电复合材料,研究了常压和热压工艺、PVDF所占体积分数和极化条件(时间、电场强度)等因素对复合陶瓷压电和介电性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阻抗分析仪等表征样品的显微结构和电性能。结果表明:最佳极化条件为极化时间30 min,极化强度7 k V/mm,采用热压工艺制备的复合陶瓷性能更佳;当PVDF体积分数为10%时,PZT/PVDF压电复合材料的性能最佳,其介电损耗低至1.7%,相对介电常数为191,压电常数为42 p C/N。     

工艺对0-3复合材料介电和压电性能的影响

作者以ＰＺＴ和ＰＶＤＦ为原料,采用热压和轧膜两种方法制备了０－３压电复合材料．研究了复合材料的极化工艺和制备工艺．实验结果表明：与轧膜法相比,热压法制备的复合材料样品有较高的介电常数ε和压电常数ｄ３３;在人工极化时,与热压法相比,轧膜法制备的样品的最佳极化电场Ｅ,极化温度Ｔ和极化时间ｔ均有较高的值．     

掺杂PZT压电陶瓷材料的研制及其发展趋势

在介绍掺杂PZT压电陶瓷材料制备的基础上,总结出生产掺杂PZT材料的最佳烧成条件,指出所研制的样品已达到或超过压电点火材料的水平,但所选系统仍有潜力可挖,只要工艺合适,性能完全能再提高,对无铅压电陶瓷材料的发展趋势进行了展望。     

掺杂PZT压电陶瓷材料的研制及其发展趋势

在介绍掺杂PZT压电陶瓷材料制备基础上总结出生产掺杂PZT材料的最佳烧成条件.研究表明,文章所研制的样品已达到或超过压电点火材料的水平,但所选系统仍有潜力可挖,只要工艺合适,性能完全能再提高.同时还介绍了无铅压电陶瓷材料的发展趋势.     

PZT/Surlyn 0-3复合材料的热机械与介电及压电性能

采用热工艺制备了压电PZT陶瓷与沙林离子键热聚合体树脂复合的0-3结构柔性压电材料.对其动态热机械分析表明:该复合材料软化温度在100℃附近;通过阻尼损耗因子随温度变化曲线的峰位置确定该材料的玻璃化温度约为50℃.通过对不同极化电场下的压电性能的研究,确定该复合材料的最佳极化电场条件为大于4.8 kV/mm;当PZT的体积分数(φ)小于0.5时,复合材料的相对介电常数和压电系数都随PZT体积分数的增大而缓慢增大,实验结果与Yamada模型预测较为一致.该0-3结构(1-φ)Surlyn/φPZT柔性压电材料在盲人触摸键盘、工业振动阻尼器件、柔性压电能量收集器件等领域具有很好的应用前景.     

MnSb系压电陶瓷材料sol—gel法合成工艺研究

采用sol-gel工艺制备了钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)，用先驱体合成法制得了PMS、PZN，然后以制得的PZT、作为基料，与PMS、PZN一起合成PMZN压电陶瓷，探讨了PZT、制备工艺对材料结构和性能的影响．结果表明：sol-gel法合成PZT粉制备的PMZN系压电陶瓷材料具有机电耦合系数高，介质损耗小，介电常数与机械品质因数适中等特点：sol-gel工艺降低了材料的烧结温席．改善了材料的介电与压电性能．提高了谐振频率．     

PZT6.5 MHz压电陶瓷滤波器的设计与工艺研究

介绍了6.5 MH z压电陶瓷滤波器的设计原理和制备工艺。通过对锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷材料的改性,确定了滤波器陶瓷材料的配方,通过对分割电极的设计,实现了二重模滤波器的电容耦合;经过不断的试验和工艺改进,使产品性能达到了预期的目标。     

PZT-PMN-BF压电陶瓷及压电变压器的研究

采用共沉淀法制备了纳米Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)粉体,并经过适量的Fe3 ,Mn2 ,Bi3 ,Nb5 等离子掺杂后,制备了具有单一钙钛矿晶结构的PZT αPbMn1/3Nb2/3O3 βBiFeO3压电陶瓷粉体。通过低温烧结制备了压电陶瓷,并研制了一种Rosen压电陶瓷变压器。用扫描电镜对陶瓷微观结构进行了研究,并测量了压电变压器的电学性能。结果表明,用纳米粉体Pb(ZrxTi1-x)O3制备的四元系压电陶瓷结构致密,晶粒生长正常,晶粒尺寸约为4~6μm。基于此材料制作的Rosen型压电变压器在负载阻抗为20 MΩ,输入电压为5 V条件下升压比高达420倍以上。     

NiTi薄膜对压电陶瓷材料阻尼性能的影响

采用磁控溅射法在压电陶瓷（PZT）基体上沉积形状记忆合金NiTi薄膜,经过600 °C晶化而制备出PZT/NiTi异质复合阻尼材料,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等观察分析复合阻尼材料的物相组成及异质间的结合状态,并用相位法评价复合材料的阻尼性能.结果表明,PZT/NiTi异质复合阻尼材料的阻尼性能与PZT类似,但在频率为1.1~1.2 kHz时,其内耗曲线中出现了一个稳定平台.     

快速均匀沉淀法制备PZT压电陶瓷超细粉体

采用一种改进的沉淀法快速均匀沉淀法在水相体系中制备PZT95/5压电陶瓷超细粉体.以乙酸铅、氧氯化锆和钛酸丁酯为前驱物,氨水作沉淀剂,聚乙二醇作表面活性剂,通过控制合理的反应条件和热处理温度,制备出组分均一的钙钛矿相PZT粉体,采用XRD和TEM对粉体试样的物相、形貌和晶粒大小进行了表征.研究结果表明,该法制得PZT粉体在较低的温度下就可以合成亚微米级的PZT粉体,且具有工艺简单、成本低、制备周期短的特点.     

主动式压电俘能电路研究分析

现有的压电俘能器大多是针对某一较窄频率范围内的振动情况而设计,但周围环境的频率范围非常宽泛且随时可能发生变化,导致一般俘能器很难实现能量俘获或俘能效率低,为了解决这一问题,设计了一种新的T型压电悬臂梁作为俘能装置。从结构设计和电路设计2方面出发,进行了静力学分析、模态分析和谐振分析,得出压电结构装置的固有频率和激振力频率等响应,对新型的主动式俘能电路进行设计,计算电路的功率损耗以及元器件损耗量。通过对主动式俘能电路进行计算仿真验证,以及对主动技术和被动技术进行对比分析,得到主动技术所获得的最大功率是被动技术的5倍。由此可知,运用电压控制型主动边界控制方法进行接口电路设计,主动利用每个压电换能周期中触发的电学边界条件,可有效增加输入压电俘能器的机械能,进而增大输出的电能。该研究创新了利用压电材料主动俘能的方式,对压电俘能的发展有积极的促进作用。     

PZT压电陶瓷滤波器的烧结工艺研究

结合理论知识和实际生产经验 ,对 6.5 MHz压电陶瓷滤波器的烧结工艺进行了研究。优化了升温速率和保温时间这 2个重要的工艺控制参数 ,降低了陶瓷的气孔率 ,提高了陶瓷的机械品质因数 Qm。在预烧工艺中采用了间歇法和连续法相结合的方式 ,提高了陶瓷的致密度 ,在烧成工序中增加了预烘操作 ,大大降低了烧成后的碎片率。对工艺中容易出现的其它问题进行了分析和总结 ,并提出了切实可行的改进方法 ,大大提高了滤波器的成品率和性能指标     

低温烧结改性PbTiO3压电陶瓷制备工艺研究

研究了添加少量低熔物SiO2作烧结促进剂的的低温烧结改性PbTiO3压电陶瓷的制备工艺,确定出能充分挖掘其优良性能的较佳工艺参数。在此工艺扌制备的陶瓷具有低烧结温度、高压电活性、大压电各向异性、高机械品质因数等优点,可应用于叠层压电降压变压器、叠层压电陶瓷滤波器等叠层压电器件方面。     

单点配置压电层合结构的优化设计

基于压电层合结构的有限元方程,采用ANSYS的二维四结点四边形压电耦合单元,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电多场有限元优化分析程序(MPFEMP);采用子问题逼近优化和一阶优化算法,对压电片粘贴于结构表面和埋置于结构内部的两类智能梁进行了对比分析,得到了压电片位置和尺寸变化情况下的各种边界条件下的结构最大变形值;比较分析得出的一些结论,对多层智能结构的最优设计和最优形状控制具有一定的参考价值。     

自感知压电微夹钳研究

采用双晶片型压电悬臂梁制作一种双悬臂梁结构的微夹钳,可用于微操作系统中的微夹持器．在一般微操作系统中,需要外加微力传感器才能组成闭环控制系统,这必将影响夹钳的工作特性．为简化系统,借助于电荷提取电路提取压电双晶片上的电荷,并通过软件进行状态观测,可直接得到压电夹钳尖端上的夹持力,同时还能观测到夹钳尖端的位移,称其为自感知执行器．实验证明了上述自感知方法的有效性．     

压电微滴喷射装置的设计

基于微滴喷射的快速制造技术是快速成形发展的重要方向之一,压电微滴喷射装置是其核心技术。该文建立了典型的压电微滴喷射装置模型,通过对腔体内部流体运动的简化,推导出形成微滴喷射的两个数学判据。在此基础上,提出了压电驱动器和腔体结构的设计方法,包括压电驱动器形式和材料的选择,压电驱动器变形量和工作频率的计算,研究了电源参数对喷射效果的影响。根据此方法设计的压电微滴喷射装置能实现黏度范围在0～100mPa.s内流体的可控离散喷射,喷射频率为0.4～1kHz,喷孔直径最小为0.08mm。     

BiCoO_3对BNT–BKT陶瓷压电性能与退极化温度的影响

采用传统陶瓷制备方法,制备一种Bi基钙钛矿型无铅压电陶瓷(1-x)Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3-xBiCoO3(即BNKT-BCx)。研究Bi基铁电体BiCoO3对该体系陶瓷微观结构、压电性能和退极化温度的影响。研究结果表明:在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体,随BiCoO3含量的增加,陶瓷由三方、四方共存转变为伪立方结构,晶粒尺寸明显增加;在x=0.01时该体系陶瓷压电性能达到最大值:压电常数d33=148 pC/N,机电耦合系数kp=0.329。采用平面机电耦合系数kp和极化相位角θmax与温度的关系来确定陶瓷退极化温度,发现退极化温度随BiCoO3含量的增加而降低。     

双振子型直线超声电机

为提供驱动精密直线进给系统所需要的低速大力矩超声电机,提出了一种双振子型直线超声电机,该电机由2个对称的利用弯曲模态作为工作模态的摇头型振子组成,每个振子包含一个压电堆--它由4片夹心PZT-4压电陶瓷片组成.研究确定了柔性支架安装位置.然后,通过仿真计算选取该电机工作模态为三阶弯曲振动B3模态.经过模拟电机工作环境并对电机进行工作测试,可得出该电机在小预压力情况下,电压峰峰值Up-p为311 V时测得最大空载速度v0为704 mm/s;预压力F0为12.69 N、 Up-p为226 V时,堵转力F为2.1 N.测试结果表明该电机基本满足驱动精密直线进给系统的要求.     

功能梯度压电带粘接功能梯度压电材料裂纹问题

研究一功能梯度压电带粘接到一不同的功能梯度压电材料上的反平面裂纹问题.假设功能梯度压电带包含一裂纹垂直于界面,其材料性质沿着裂纹方向变化.分别考虑不可渗透型裂纹边界条件和可渗透型裂纹边界条件,运用Fourier变换-奇异积分方程方法对问题进行了求解.数值结果以图表的形式显示裂纹几何性、非均匀材料参数β和γ对应力和电位移强度因子以及能量释放率的影响.     

压电叠层作动器迟滞特性模型

压电叠层作动器是智能主动杆的关键部件,迟滞非线性是影响其控制应用的重要方面。在对迟滞特性进行分析的基础上,根据压电叠层作动器的工作特征,采用修正经典Preisach模型对压电作动器的迟滞特性进行建模,以预测压电作动器的位移输出,并进行了相应的实验分析。与随机电压序列的实测输出结果进行比较,该模型的误差范围小于2μm,明显优于线性模型,能更准确地预测作动器的位移输出,为实现精密的作动控制提供了可能。