压电阻抗法中PZT片的形状选择研究

压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)片是压电阻抗法中普遍使用的传感器,首先,对厚度相同且面积相近的圆形、正方形、矩形、五边形、梯形PZT片对同一钢板上相同损伤及其严重程度的敏感性进行了对比。然后,利用有限元软件COMSOL对各形状PZT片主表面平面内位移进行了分析研究。结果表明:在压电阻抗法应用中,面积相同的PZT片,圆形、正方形和矩形对损伤及其严重程度的敏感性较优。矩形PZT片对损伤的敏感性具有方向性,对宽度侧的损伤更敏感。就形状这一单一因素而言,压电阻抗法中PZT片的性能差异,取决于其主表面平面内位移一致性。一致性越好,对损伤及其严重程度的识别能力越强。

PZT基多层剪切型压电陶瓷致动器驱动性能

随着驱动技术向微型化与高精度化方向发展,压电致动器因其在精确位移控制和快速响应方面的优势而受到广泛关注。提出了一种基于锆钛酸铅(PZT)陶瓷的多层剪切型压电致动器,并采用有限元分析方法及自主开发的新型实验平台对其驱动性能进行深入研究。结果表明,致动器的驱动性能主要受输入电压频率和幅值的影响,在适当的频率与低电压条件下可实现更高的调控分辨率。此外,当结构施加的预紧力超过最大负载时,致动器的驱动性能下降约50%,即通过预紧力可有效调控致动器的驱动性能,该结果为压电致动器的工作模式分析以及多层压电陶瓷的电学结构优化提供了重要的依据。

路面用PZT/沥青压电复合材料的制备及性能

以锆钛酸铅PZT-5H为压电相,沥青为基体,采用热压成型法制备0-3型PZT/沥青压电复合材料.分析了此复合材料的制备工艺、极化条件及PZT的体积分数对压电应变常数d33的影响,测试了其介电性能,并完成了动态荷载作用下压电响应的测试.结果表明:优化的制备工艺为成型压应力10MPa,成型时间3min;最佳的极化条件是极化电场强度为3kV/mm,极化时间为10min,极化温度为50℃;PZT的最佳体积分数为75%;沥青基压电复合材料的相对介电常数εr及压电应变常数d33分别为32.95和53.7pC/N,荷载响应稳态输出电压为7.2V,其储存的能量为259.2μJ.

高取向度PZT铁电薄膜的研制

用无机盐替代锆的醇盐，通过Ｓｏｌ－Ｇｅｌ方法，合成均匀、稳定的ＰＺＴ溶胶。采用Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基片并加入ＰＴ过渡层，经快速热处理，制备出沿（１００）高度定向的ＰＺＴ陶瓷薄膜，此薄膜具有良好的铁电性能。

新型Sol-Gel技术PZT铁电厚膜的制备及电学性能研究

采用新型ｓｏｌ－ｇｅｌ技术在 Ｐｔ／Ｔｉ／ＳiO2/Si基片上制备出了厚度为 ２～６０μｍ的ＰＺＴ铁 电厚膜材料；研究了ＰＺＴ厚膜的结构及其介电、铁电性能．ＸＲＤ谱分析显示，ＰＺＴ厚膜 呈现出纯钙钛矿相结构，无焦绿石相存在．ＳＥＭ电镜照片显示，ＰＺＴ膜厚均匀一致，无裂 纹、高致密．厚度为５０μｍ的ＰＺＴ厚膜的介电常数为８６０，介电损耗为０.０３，剩余极化强度 是２５μＣ／ｃｍ２．矫顽场是４０ｋＶ／ｃｍ.

PZT铁电厚膜声纳换能器阵列的研制

对8×8元阵列锆钛酸铅(PZT)厚膜声纳换能器芯片进行了设计,对PZT铁电厚膜的微图形的刻蚀工艺及其反应机理进行了深入的研究。最后成功地刻蚀出8×8元声纳换能器图形,为进一步研制PZT厚膜声纳换能器打下了良好的基础。

PZT铁电薄膜Sol-Gel技术制备和电性能研究

以乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)替代锆醇盐为原料,通过在Pt/Ti/siO2/si基片与PZT薄膜之间引入PT种子层,采用改进的sol-gel工艺制备出无裂纹,致密性好,晶粒尺寸小且分布均匀的单一钙钛矿结构的Pb(Zr0.53Ti0.47)O3铁电薄膜.实验结果表明,具有PT种子层的PZT铁电薄膜电性能较好.经600℃热处理的具有PT种子层的PZT薄膜,在1kHz测试频率下,其剩余极化强度和矫顽场分别为20μC/cm2和59kV/cm,介电常数和介电损耗分别为385和0.030.

PZT94/6陶瓷热释电性能

采用Ｂｙｅｒ－Ｒｏｕｎｄｙ法，在－１２０℃～＋２２５℃范围内对ＰＺＴ９４／６陶瓷热释电性进行了研究。在３５℃左右出现的热释电电流峰是由ＦＲＬ－ＦＲＨ相变引起的。利用此相变特性，可以获得较大的热释电系数，最大可达１２０×１０－８Ｃ／ｃｍ２·ｋ。

基于PZT片的智能骨料受力性能试验研究

PZT传感器在混凝土结构的健康检测中应用日益广泛。为了减小外部环境对PZT片工作性能的影响,将其放于一个小体积的混凝土砌块中并将这种新型的传感器称为智能骨料。作为一种新型的压电陶瓷传感器,中外学者对它的封装和保护方法进行了探讨,但是对其本身受力性能的研究仍然处于初步阶段。进行了智能骨料的受压和受剪静力性能试验,通过被动检测技术对骨料的破坏过程进行实时监测直到骨料外包材料破坏为止。试验结果表明:智能骨料内部压电陶瓷片尺寸是影响其抗压与抗剪能力的主要因素,骨料外包层和内部压电陶瓷片尺寸越小,其智能骨料的抗压与抗剪能力越强。智能骨料良好抗压和抗剪能力为其在工程中的应用奠定了基础。

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜,为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶。首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)=280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备。

PZT厚膜的电射流沉积研究

制备了锆钛酸铅(PZT)悬浮液,采用电射流沉积(EJD)技术,在硅衬底上沉积了PZT厚膜。研究了电射流沉积高度、流量及悬浮液混合条件对厚膜致密性的影响。结果表明:降低电射流沉积高度和流量有助于提高沉积PZT厚膜致密性;采用球磨方法充分混合PZT悬浮液,沉积的PZT厚膜致密性明显提高。采用优化的电射流沉积参数和球磨20 h的PZT悬浮液,制备了10μm无裂纹PZT厚膜,其压电常数d33为67 p C·N-1,相对介电常数εr为255。

Sol-Gel法制备PZT陶瓷超细粉的研究

以乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)替代锆醇盐为原料,采用改进的Sol-Gel工艺,制备出结晶良好、化学组成精确、颗粒分散性好、粒径约为20～30nm的PZT超细粉。实验结果表明,Sol-Gel法制备的PZT粉末的合成温度比传统的固相反应法烧结温度低,在煅烧温度在550～700°C温度范围内,可制备出PZT陶瓷超细粉。

0-3型改性PZT/IPN压电复合材料的制备和性能研究

以溶胶-凝胶法制备改性PZT纳米陶瓷粉体,粉体直径50nm左右。以改性PZT陶瓷粉体为压电相,以同步法制备的互穿聚合物网络(IPN)为基体相,采用溶液混合法制备0-3型改性PZT/IPN复合材料。采用自制极化装置对复合体系进行电晕极化,极化电压为9.5kV、极化温度为100℃、极化时间为45min。对不同改性PZT含量的复合材料介电、压电性能检测结果表明:复合材料介电性能和压电性能介于有机和无机体系之间。随着PZT陶瓷含量的增加,复合材料的电性能参数逐渐接近陶瓷相。

压电微能量采集器PZT厚膜制备及其图形化研究

采用环氧树脂作为中间层的真空键合技术实现体材PZT与硅片键合,再利用机械化学抛光方法将PZT减薄到适当的厚度制备了PZT铁电厚膜,构成了SiO2/Si/SiO2/Epoxy/Ag/PZT/Cr/Cu形式的压电能量采集器悬臂梁结构。基于半导体光刻技术,通过湿法化学刻蚀和切片两种方法实现了PZT厚膜图形化问题,为基于体材PZT厚膜的高性能压电能量采集器的研制打下了良好的基础。

压电陶瓷变压器材料PMMN-PZT的研究

研究了一种四元系压电陶瓷变压器材料PMMN -PZT。XRD分析证明 ,采用二步法预合成的PMMN -PZT粉料不如一步法 ;SEM分析进一步证实了一步法预合成的粉料能制成性能更好的陶瓷样品。造粒工艺对陶瓷样品的显微结构和压电性能也有重要的影响。最后制得了性能较好的PMMN -PZT压电陶瓷材料 ,其Kp=0 .5 18,Qm=3887,tanδ =0 .71% ,εT3 3 /ε0 =70 1,d3 3 =2 0 3。

ITO衬底上PZT膜的性能研究

用Ｓｏｌ－ Ｇｅｌ 锆钛酸铅（ＰＺＴ） 溶胶， 在ＣＶＤ 法沉积生成的掺锡氧化铟（ＩＴＯ） ／ 玻璃衬底上旋转涂胶成膜。经快速热退火（ＲＴＡ） 处理后， 用Ｘ 射线衍射（ＸＲＤ） 测试了膜的结晶取向， 用ＲＴ６６Ａ 测试了膜的电学性能。结果表明， Ｓｏｌ－ Ｇｅｌ ＰＺＴ膜在ＣＶＤ 法生长的ＩＴＯ 衬底上能正常结晶， 但结晶温度比在Ｐｔ 衬底上略高， 结晶取向以＜ １１０ ＞ 为主取向。ＩＴＯ 衬底上厚度为０－６４ μｍ 的ＰＺＴ 膜的漏电约为５ ×１０ － ７ Ａ／ｍ ｍ２ ， 比Ｐｔ 衬底上高不到一个数量级。８ Ｖ 时膜的有效介电常数Ｋｅｆ 约１ ３８０ ， 剩余极化强度Ｐｒ＝ １３ μＣ／ｃｍ２ ， 与Ｐｔ 衬底上无明显差别。ＣＶＤＩＴＯ／ 玻璃衬底可取代昂贵的Ｐｔ 衬底作铁电薄膜的性能研究。

PZT厚膜的制备及电性能研究

用溶胶-凝胶法制备出锆钛酸铅(PZT)粉体,与流延胶以一定配比混合后流延成型,坯膜于1 100℃高温烧结2h得到PZT厚膜。利用XRD和SEM研究其组织结构,同时测试其相关电性能。结果表明,以10mL流延胶中加入120g PZT粉的配比进行流延较合适;得到厚度约为200μm的钙钛矿结构压电厚膜无裂纹、晶粒尺寸小且分布均匀,其压电常数d33为109pC/N。在1kHz测试频率下,其介电常数为179,介电损耗为0.4。

用于非制冷热释电红外探测器的PZT铁电薄膜研究

采用溶胶-凝胶和射频磁控溅射相结合的方法制备了PZT铁电薄膜．用溶胶-凝胶法制备一层PZT薄膜作为籽晶层,在衬底PZT(seed layer)／Pt／Ti／SiO2／Si上用射频磁控溅射过量10％Pb的Pb(ZrxTi1-x)O3(x=0．3)陶瓷靶生长厚500nm的PZT铁电薄膜．采用在450℃预退火,575℃后退火的快速分级退火方法对PZT铁电薄膜进行热处理．PZT铁电薄膜获得了较好的热释电性能,热释电系数、介电常数、介电损耗和探测度优值因子分别为P=2．3×10-8C·cm-2·K-1,ε=500,tanδ=0．02,Fd=0．94×10-5Pa-0.5．

PZT基复合材料的3D打印制备及其柔性传感性能研究

为提高柔性可穿戴传感器的电信号输出能力,设计并制备了以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,锆钛酸铅(PZT)为压电相的0-3型压电复合材料。探究了不同固相含量对浆料流变性能的影响。结果表明,浆料的粘度与剪切模量随银修饰PZT质量分数(w(PZT))的增加而增加,w(PZT)=38%时浆料屈服点为398.1 Pa,具有最优的可打印性。在电信号测试中,经银修饰样品最大电压峰-峰可达20.54 V,约为未经银修饰样品最大电压峰-峰值的5倍。弯曲测试中,在长度之差ΔL=7 cm时,样品电压峰-峰值为55 mV,证明样品具备柔性传感性能。

流延硅基PZT厚膜工艺研究

研究了基于流延技术制备硅基锆钛酸铅 (PZT)厚膜的工艺。考虑衬底特性对厚膜品质的影响 ,在不同的种子层上分别制备了 PZT厚膜 ,测试工艺结果 ,证实了种子层的作用。分析了高温烧结时间对流延 PZT厚膜品质的影响 ,确定了最优高温烧结时间。文章提出的硅基