力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数

为表征Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT)薄膜的横向压电性能,以纯力场鼓包测试模型和铁电薄膜材料压电方程为基础,推导了PZT铁电薄膜的力电耦合鼓包本构模型。采用溶胶-凝胶法制备了PZT铁电薄膜,并通过化学腐蚀法获得PZT薄膜鼓包样品。在外加电压为0~14V的条件下进行鼓包测试。结果表明,在纯力场作用下,PZT薄膜的弹性模量和残余应力分别为91.9GPa和36.2MPa;随着电压从2V变化到14V,PZT薄膜的横向压电系数d31从-28.9pm/V变化到-45.8pm/V。本工作所发展的力电耦合鼓包测试技术及力电耦合鼓包本构模型为评价铁电薄膜材料的横向压电性能提供了一种有效的分析方法。

压电材料机电耦合参数测试试件的优化设计

在压电材料机电耦合参数e_(31)的测量中,测试试件的好坏对测试结果有非常重要的影响,因此需要建立精确模型,准确预测压电试件的性能。为了分析试件结构对e_(31)测量结果的影响,基于经典压电理论建立了压电层合梁理论模型,应用最小势能原理推导了控制方程和边界条件,计算得到了控制方程的一般解。将计算结果与现有实验数据进行对比,证明了该理论模型的准确性和有效性。通过对压电试件不同结构参数下的测试结果发现,e_(31)的测量精度与弯曲挠度成正比。在压电试件关键参数长、宽、厚中,试件的宽度对挠度的影响最小,因此可忽略宽度对e_(31)的测量精度。试件长度与挠度成正比,故为了提高测量精度,应延长压电梁的长度。厚度对压电参数e_(31)有着显著影响,当弹性层厚度比压电层厚度大100倍时,在e_(31)测量中可以忽略压电层对梁弯曲的影响。

利用劳埃镜干涉测量压电陶瓷的压电系数

利用劳埃镜干涉测量了压电陶瓷的横向压电系数d31,将平面反射镜安装在压电陶瓷的一端,当压电陶瓷在外加横向电场的作用下产生微米量级的纵向形变时,劳埃镜干涉条纹间距将发生相应的变化,从而放大了压电陶瓷的微小形变.通过相机采集干涉条纹的位置与条纹间距的相关信息,并运用Matlab程序对其进行分析,得到压电陶瓷在不同驱动电压下对应的形变量,计算出该材料的压电系数.

提高压电微探针表面信息读取电荷灵敏度的方法

分析了基于原子力显微镜(AFM)探针阵列的超高密度信息存储中压电方式读取纳米数据坑的电荷灵敏度,从探针结构设计的角度指出通过改进上电极钝化层的设计可以使电荷灵敏度提高约50%;在读取电路中引入直流偏置电压,通过提高锆钛酸铅(PZT)薄膜的等效横向压电系数d31进一步提高电荷灵敏度.利用硅片悬臂梁上溶胶-凝胶法制备的PZT薄膜,基于正压电效应实验验证了施加直流偏置电压对d31的提高作用.直流偏压从0 V增加到10 V时,等效横向压电系数d31从-48 pC/N提高到-120 pC/N.

高性能PZT陶瓷双晶片制备及猫中耳拾音实验研究

制备横向压电系数d31高达-480pC/N和居里温度Tc达280℃的高性能PZT压电陶瓷材料,再制成厚0.3mm、宽1.0mm和长度分别为3.5、4.0和4.5mm的压电双晶片(PCBE),结合前置放大器制成声电换能器,将其植入猫耳内并测试PCBE耦合于听骨链上的声学信号拾取能力.结果表明:制备的PCBE具有良好的声-电换能性能;三种长度的PCBE均可全部植入猫耳鼓室,拾取体外20～20000Hz声信号可获得较平坦的频响曲线,长度为4.5mm的PCBE拾取信号最佳,最大输出达-13.16dB(0dB输入,1.5kHz时).证实PZT压电双晶片可以制成鼓室内全植入式传声器。