切向极化压电陶瓷在弯曲盘上的适配性研究

为了将切向极化压电陶瓷应用于弯曲盘振动中,利用较大的d33系数,以获取更低的谐振频率和更高的发送电压响应,文章提出一种基于切向极化压电陶瓷的弯曲圆盘换能器实现方法。主要利用未极化的压电陶瓷与切向极化陶瓷有相同的材料属性,将其作为切向极化压电陶瓷和弯曲盘之间的绝缘材料,以及作为弯曲振动的适配性过渡材料。试制了Ф400×80 mm、重35 kg的切向极化弯曲盘样机,在谐振频率280 Hz处发送电压响应级可达127 dB,且大功率下具有良好的线性。测试结果验证了切向极化应用于弯曲振动的可行性,以及切向极化陶瓷在弯曲盘振动时的适配性。

用作空耦超声换能器的聚丙烯多孔膜驻极体的压电性能

以初始厚度为50μm的国产聚丙烯(PP)多孔膜(PQ50)为原材料,通过微结构调控制备了不同厚度的压电驻极体膜,并对比研究了其与芬兰VTT开发的商用PP多孔压电驻极体膜HS70的压电和声学性能。结果表明薄膜的杨氏模量与厚度呈U型依赖关系,杨氏模量在厚度为60~65μm时出现谷值。PP压电驻极体膜的极化呈现阈值行为,在阈值电压以上,压电d_(33)系数随着极化电压的上升而显著增加。当极化电压为6kV时,厚度为60μm的PQ50多孔膜d_(33)达355pC/N,而HS70的d_(33)系数为179 pC/N。在1~10N的静态力范围内,两类PP多孔膜驻极体的压电d_(33)系数先下降后趋于平稳。以PQ50(厚度60μm)和HS70为振膜制作的超声换能器,其振幅分别为170和26 mV,带宽分别为320和180 kHz,因此,国产PQ50薄膜经微结构调控处理后表现出优于商售VTT薄膜的压电与声学性能。

压电位移材料电场E3和应变S3的关系

研究了PSN-PZT三元系压电陶瓷退极化电场Ed,d33极大值时的饱和电场Es与矫顽电场Ec的关系.研究结果表明,PSN-PZT三元系压电陶瓷的矫顽电场为13.6kV/cm,退极化电场Ed小于矫顽电场Ec,更小于它的饱和电场Es.

烧结温度对氧化铜掺杂铪钛酸钡钙陶瓷压电性能的影响

采用传统固相反应方法制备了不同烧结温度的Ba_(0.85)Ca_(0.15)Hf_(0.1)Ti_(0.9)O_(3)+0.5 mol%Cu O陶瓷,对陶瓷样品的微结构、表面形貌、压电、铁电性能进行了测试和分析,结果表明:在不同烧结温度下,各陶瓷样品均表现出单一钙钛矿结构;陶瓷室温下均为铁电体,且介电损耗在0.01以下,当烧结温度在1450℃时,陶瓷压电系数最大,值为330 pC/N,此时,平均晶粒尺寸约为16.99μm,εr=2409,tanδ=0.009,kp=37%,2Pr=16.21μC/cm^(2)。

环形叉指电极型压电鼓膜驱动器的制备及其性能测试

制备了一种基于Pb(Zr52Ti48)O3(PZT52)材料的自适应光学用压电驱动器。驱动器采用鼓膜结构,其工作区域由主动层—PZT52压电层和被动层—ZrO2/Si复合层两部分构成。PZT52压电层采用环形叉值电极(IDT)驱动。采用Si(100)单晶作为衬底,并采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在其上制备ZrO2阻挡层和PZT52压电层,其中引入PbTiO3(PT)种子层有利于PZT52膜层的(110)择优取向。随后在其上热蒸镀Al顶电极,并采用光刻方法制备图形,得到的IDT电极最大环形直径为10.5mm,电极间距为0.05mm,中心非激活区域直径为2mm。鼓膜结构则通过对Si衬底背部进行各向异性湿法刻蚀(ODE)得到,保留的支持层厚度为5～10μm,直径为12mm。测试结果表明,压电驱动器阵列单元在100kV/cm驱动下,可产生6.5μm左右的形变量。最后利用有限元分析方法(FEM)拟合了压电驱动器单元的面型,并分析了其形变模式产生的内部原因。