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.     

PLZT薄膜弛豫时间分布与极化特征研究

对溶胶-凝胶法制备的PLZT薄膜进行介电温度谱测试,根据不同温度ε′-ε″曲线的Cole-Cole经验公式进行拟合,并对PLZT薄膜的弛豫铁电体特性进行分析.实验结果表明:样品出现弥散相变,属于弛豫铁电体,且内部存在氧缺陷;样品的介电常数、最可几弛豫时间以及由经验公式拟合得到的温度函数在100～110℃温度范围内出现异常,结合材料介电响应理论说明材料晶体结构类型出现变化.     

PMN基电致伸缩材料

试验以PMN基弛豫铁电体为基础,通过掺杂和优化工艺,研制出性能优异的电致伸缩材料(1-y)［(1-x)PMN-xPT］-yWO     

PLZT(7/40/60)薄膜介电驰豫特征的研究

利用溶胶-凝胶技术制备PLZT薄膜,对样品进行X射线衍射和高频介电谱测试,结果表明:薄膜为钙钛矿结构,呈现[110]择优取向,100 MHz介电温谱显示该薄膜具有弛豫铁电体特征,介电频谱表明PLZT薄膜具有介电弛豫特征,体现温度弥散特性,通过理论拟合Cole-Cole曲线得到弛豫时间的分布函数,结合弛豫铁电体特性,时介...     

强非线性铁电陶瓷的电致伸缩效应

本文通过热力学自由能函数说明了电致伸缩效应唯象理论及其在各向异性强非线性铁电晶体中的应用。实验发现,菱方相纯PZT陶瓷组分的主要场诱应变效应是电致伸缩效应,可用x—P关系的二次方律来描述。但相界附近的四方相PZT陶瓷组分和PLZT组分,压电效应分量明显增大,其电致伸缩效应已呈现明显的四次方效应。可以预期,PZST系统的主要机电耦合效应是电致伸缩效应,其电场诱导应变是极化强度的高偶次方函数。     

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.     

锆钛酸铅掺镧陶瓷的电诱超弹特性研究

本文研究了热压烧结和普通烧结的锆钛酸铅掺镧(PLZT)陶瓷的电致伸缩效应。用电阻应变计和改进的Sawyer—Tower电路同时测量了强电场下的电诱应变和极化强度。对x/70/30的多种组份研究表明:所有这些组份的基态是宏观非极化的,电致伸缩效应支配了电诱应变。组份为(7.6～8.0)/70/30的热压烧结PLZT陶瓷呈现出双电滞回线及电诱超弹现象。并且发现了电致伸缩系数随温度的增加在出现ON/OFF型弹滞回线的温区内急剧增大的新现象。     

钡离子A位固溶PMN基多晶体的弛豫特性

研究了钡离子 A 位固溶铌镁酸铝(PMN)基多晶体的弛豫特性及其表征方法。实验发现,钡离子的 A 位固溶,增强丁 Pb(Mg,Nb,zr,Ti)O_3(简称 PMNZT)多晶体的相变弛豫程度,提高了介电系数温度稳定性。对于 PMNZT-BT 多晶体,随着 PT/PZ 摩尔数的增加,材料弛豫程度减小。结果表明,Pb(Mg,Nb,zr,Ti)O_3-BT 的介电系数温度关系不同程度地偏离“二次方律:(1/K-1/K_m)=(T-Tecav)~2/2δ~2,而服从经验规律:“(1/K-1/K_n)=C~(-1) (T-TC(?)~γ”。随着钡离子 A 位固溶量的增加,材料弛豫程度越来越大,介电系数温度关系偏离“二次方律”的程度越来越小,临界指数 y 越来越接近于2。与△T_(?)一样,γ值可用于表征材料的相变弛豫程度及介电系数温度稳定性。     

PLZT陶瓷在多能场耦合下的光致伸缩效应本构模型

针对镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷光致形变与光生电压之间的迟滞现象,为提高其光致形变响应速度,提出了一种新型的多能场耦合下光致伸缩效应本构模型.对多能场耦合下反常光生伏特效应、热释电效应、压电效应以及热膨胀效应等之间的耦合关系进行理论分析,推导出多能场耦合下光致伸缩数学模型;通过光致伸缩静态实验及参数拟合分别验证了PLZT陶瓷温度、电压和形变的数学模型;对所建立的光致伸缩数学模型进行理论分析得到,光照时PLZT陶瓷的温度升高是影响光致形变响应速度和光致形变与光生电压之间的迟滞现象的主要原因.该新型光致伸缩效应本构模型为消除PLZT陶瓷的迟滞现象,提高光致形变响应速度提供了理论依据,推动了PLZT陶瓷在微驱动领域的应用.     

弛豫铁电体的介电老化行为与钉扎效应

通过对典型弛豫铁电体PLZT的介电老化行为研究,发现其介电温度谱中老化温度附近的介电行为与材料结构及缺陷调整存在着有机联系,表明复合钙钛矿弛豫铁电体的结构缺陷特征对其介电老化行为起着重要作用.结合弛豫铁电体老化和退老化介电行为对比分析以及其恒温经时老化行为的研究,揭示出复合钙钛矿弛豫铁电体结构缺陷上的局域化电子和空穴,在内电场作用下,老化一段时间后,产生对称分布,对极化微区产生“钉扎”效应.进而,其介电温度谱中居里温度附近出现的Barkhausen脉冲,则证实了钉扎后的铁电畴壁具有介稳态特征.     

铌镁酸铅类钙钛矿结构铁电多晶体的制备技术

铌镁酸铅(PMN)类化合物是一类弱铁电特性的ABO_3型复合钙钛矿结构铁电弛豫体。利用在A/B位固溶外来离子(例如,Sr、Ba和Ti等)的原理,改变该类化合物基固溶体的电负性差值φ和加权结构容差因子t值,达到合成全钙钛矿结构相的目的。根据电负性差值理论和钙钛矿结构容差因子理论,本文提出了铌镁酸铅类化合物钙钛矿结构相稳定性优值参数M的新概念。基于M值定义和PZN基固熔体的实验数据,推算出钙钛矿结构相稳定性临介优值Mc=1.67,并用以设计和优选PMN和PZN基多晶体最佳配方,优化材料性能。同时研究了钙钛矿结构相合成程度与MnO_2添加量和Mg偏离化学计量比程度的关系。研制出性能稳定、特性优良的新材料。     

Sb3+掺杂的PLZT电光陶瓷的水热合成与性能研究

水热合成法制备Sb3 掺杂的PLZT电光陶瓷.用XRD、拉曼光谱等分析方法研究发现,Sb3 含量的增加有助于PLZT的铁电相变及介电性能的改善,当Sb3 掺杂量(摩尔分数)为2.4%时,其介电性能最佳.     

PLZT铁电薄膜的制备及其性能

在温度为97℃,水浴回流10h的条件下,用旋涂法在Si（100）基底上,通过改变溶胶的滴加量、转速、升温速率、煅烧温度及保温时间,制备出性能良好的PLZT铁电薄膜,并用精密阻抗分析仪（PIA）对其介电性能进行测试,研究发现：PLZT铁电薄膜未被击穿时,随着测试频率厂的提高电容逐渐减小,而介电损耗会出现突变,在测试频率达到1MHz时,介电损耗一次突变;当PLZT铁电薄膜被击穿时,随着测试频率厂的升高,介电损耗会逐渐增大,在外场频率达到1MHz时开始减小,当膜被击穿后,电感将不可恢复,而材料的电容具有恢复特征,随着测试频率的升高,电容在逐渐减小．     

细晶粒陶瓷的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出Pb0.93La0.07（Zr0.57Ti0.43_0.9825O3的纳米粉体,并用其烧结陶瓷,制备出细晶粒PLZT陶瓷．讨论纳米粉体粒径的大小、物相的形成条件及其对细晶粒PLZT陶瓷的微观结构和压电介电性能的影响．结果表明,随着纳米粉体尺寸的减小,PLZT陶瓷晶粒尺寸降低,与传统固相法烧结的陶瓷相比,细晶粒PLZT陶瓷的室温介电常数增加,压电性能较高．     

两表面层铁电薄膜体介质层效应理论研究

基于横场伊辛模型的平均场近似理论,研究了具有两个表面层铁电薄膜的体介质层对整个铁电薄膜相变性质的影响.给出了一个适合于研究任意层数具有两个表面层及体介质层铁电薄膜相变性质的递归公式.研究了体介质层的交换相互作用参量和横场参量对整个铁电薄膜相图的影响,以及交换相互作用参量对横场参量过渡值的影响和横场参量对交换相互作用参量的影响.结果表明,相图中铁电区、薄膜的居里温度、体介质层的横场参量过渡值均随体介质层的交换相互作用参量的增大而增大;体介质层的交换相互作用参量随体介质层的横场参量的增大而增大;而相图中铁电区、薄膜的居里温度却随体介质层的横场参量的增大而减小,并且发现体介质层的交换相互作用参量对薄膜的影响比其横场参量稍大些.最后也给出了两个表面层的交换相互作用对相图的影响.     

Order-Disorder Phase Transition and Dielectric Mechanism in Relaxor Ferroelectrics

IntroductionSince Pb(Mg1/ 3Nb2 / 3) O3(PMN) was first syn-thesized by Smolenski and Agranovuskaya in thelate1 950 s[1] ,a series of relaxor ferroelectrics withcomplex perovskite structure whose dielectric andferroelectric properties are rather different fromthose of normal ferroelectrics have been studied.For the lead- based relaxor ferroelectrics,thedielectric permittivity is unusually high,thesintering temperature is rather low,and thetemperature coefficient of capacitance is quitesmall,w…     

The giant electromechanical response in ferroelectric relaxors as a critical phenomenon

The direct conversion of electrical energy to mechanical work by a material is relevant to a number of applications. This is illustrated by ferroelectric 'relaxors' such as Pb(Mg(1/3)Nb(2/3))O(3)-PbTiO(3) (PMN-PT; refs 5, 6): these materials exhibit a giant electromechanical (piezoelectric) response that is finding use in ultrasonic and medical applications, as well as in telecommunications. The origins of this effect are, however, still unclear. Here we show that the giant electromechanical response in PMN-PT (and potentially other ferroelectric relaxors) is the manifestation of critical points that define a line in the phase diagram of this system. Specifically, in the electric-field-temperature-composition phase diagram of PMN-PT (the composition being varied by changing the PT concentration), a first-order paraelectric-ferroelectric phase transition terminates in a line of critical points where the piezoelectric coefficient is maximum. Above this line, supercritical evolution is observed. On approaching the critical point, both the energy cost and the electric field necessary to induce ferroelectric polarization rotations decrease significantly, thus explaining the giant electromechanical response of these relaxors.     

Co和Nb掺杂PZT铁电薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3／Si衬底上制备了PbCoy（Zrx,Ti1-x）O3（PCZT）与PbCoyNbx（ZrxTi1-x）O3PCNZT）铁电薄膜,实验发现钴掺杂PZT比例为12mol％时,PCZT薄膜具有优良的铁电性和介电性,但是漏电流较大．为了能够很好地弥补PCZT薄膜漏电流太大的缺点,在12mol％Co掺杂的PCZT薄膜中掺入不同比例的Nb（在1mol%～10mol％掺杂范围内）,实验结果表明,Nb掺杂比例越大,PCNZT薄膜的漏电流越小,但同时Nb掺杂减小了PCZT薄膜的剩余极化强度和介电常数．