一、組分材料特性對壓電復(fù)合材料性能的影響（論文文獻綜述）
李婧[1]（2021）在《基于PZT-8縱向振動功率超聲振子機電特性研究》文中研究指明壓電陶瓷具有極優(yōu)的機電性能,是高效的電-力-聲能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。功率超聲換能器作為一類重要的能量轉(zhuǎn)換振子,廣泛應(yīng)用在超聲清洗、超聲焊接、超聲化學(xué)、超聲加工等領(lǐng)域。壓電材料已被證明具有出色的低介電損耗、優(yōu)異的溫度和時間穩(wěn)定性和大的機電耦合能力等集成特性,對超聲能量傳遞、轉(zhuǎn)換和損耗機理的研究在綠色能源應(yīng)用中起到重要推動作用?；赑ZT的壓電振子在高壓-高溫-大負載下工作,壓電材料的機電性能參數(shù)高度敏感依賴于外界激勵和負載工況的復(fù)雜動態(tài)特征,超聲振子都會有不同程度的介電損耗和彈性損耗。避免壓電振子機電性能發(fā)生突變,引起壓電陶瓷嚴重的性能退化,發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變,本文研究溫度和機械應(yīng)力對因極化引起的壓電材料缺陷-能量域結(jié)構(gòu)改變做了微觀形貌和物相分析,揭示了溫度場和一維力場下缺陷微觀效應(yīng)導(dǎo)致壓電陶瓷疇域內(nèi)部的鐵電行為改變的機制,開展對壓電材料介電彈性體的復(fù)雜機電行為演變的研究。探索接觸界面的加工質(zhì)量對聲傳播特性的影響,研究聲負載變化對超聲換能系統(tǒng)的能量輸出穩(wěn)定性和聲能量傳輸品質(zhì)的影響規(guī)律,對超聲壓電振子的頻率響應(yīng)、轉(zhuǎn)換效率和阻抗匹配及裝配工藝參數(shù)設(shè)計提供新的研究思路。主要研究內(nèi)容如下:（1）研究Pb(Ti0.52Zr0.48)O3在外界溫度變化和機械應(yīng)力加載過程中材料微觀結(jié)構(gòu)相變演化規(guī)律及升溫或外部加載對PZT-8斷口微觀組織形貌的影響。升溫效應(yīng)下,斷口SEM成像表明:晶體內(nèi)部缺陷密度變大,多晶缺陷處出現(xiàn)殘余可切換極化的逐漸累積,形成明顯加深的晶界線,平均粒徑變大;而在單軸壓作用下,晶界間形成了具有更小晶粒的疇壁分界線,多晶行為逐漸演變成為晶粒間的多晶缺陷處出現(xiàn)的疲勞損傷,平均粒徑變小。在單一溫度場或一維力場下晶格結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化,不同于室溫下,轉(zhuǎn)變激活能低,容易產(chǎn)生多相的相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。加溫下,三方相的一個衍射峰逐漸過渡成四方相的兩個衍射峰,加壓下,四方相的兩個衍射峰逐漸過渡成三方相的一個衍射峰。說明結(jié)構(gòu)域切換使得各晶粒中的剩余極化和內(nèi)能閾值的平衡受到破壞,材料的壓電性能和機電性能發(fā)生相應(yīng)的變化。（2）研究加熱溫度（Tc）、加熱時間（Tt）、軸向壓力（Pp）在老化天數(shù)（ta）下對Pb(Ti0.52Zr0.48)O3諧振頻率fs的影響規(guī)律,分別為預(yù)測壓電陶瓷在使用工況中溫度和壓力對單片壓電振子乃至整個諧振系統(tǒng)的頻率漂移提供定量評價體系。建立響應(yīng)變量（諧振頻率變化量（Δfs））與試驗變量（Tc,Tt,Pp,ta）之間非線性函數(shù)關(guān)系-二次數(shù)學(xué)預(yù)測模型。通過響應(yīng)曲面建立輸入變量之間交互作用對單片PZT-8壓電振子諧振頻率Δfs的影響評價。（3）分別探究不同溫度和應(yīng)力水平下單片Pb(Ti0.52Zr0.48)O3電學(xué)參數(shù)的演化規(guī)律,用映射瀑布圖表征Tc、Tt、Pp在ta下壓電振子的電學(xué)參數(shù)（靜態(tài)電容C1、動態(tài)電阻L1和動態(tài)電感R1）的演變趨勢,在大功率條件下提供作為壓電振子電學(xué)品質(zhì)變化的判斷依據(jù);基于壓電陶瓷疇結(jié)構(gòu)的溫度依賴性和大機械負載下的非線性行為,采用阻抗分析儀,得到單片壓電振子在熱-力環(huán)境下關(guān)鍵性能參數(shù)的變化,獲得有效機電耦合系數(shù)keff和機械品質(zhì)因數(shù)Qm的老化趨勢,作為因老化效應(yīng)對壓電材料性能高精度影響的評價參考。（4）研究接觸界面表面粗糙度（Sa）對復(fù)合棒超聲壓電振子keff和Qm的影響規(guī)律,利用脈沖光纖激光器和共聚焦掃描顯微鏡得到加工工藝參數(shù)和界面質(zhì)量表征,探討超聲頻振動在接觸界面因反射或衰減產(chǎn)生波形微變對超聲諧振系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。建立響應(yīng)變量（Δfs）與輸入變量（預(yù)緊螺栓直徑M（mm）和面粗糙度Sa（μm））之間非線性函數(shù)關(guān)系-二次預(yù)測模型。通過M-Sa響應(yīng)曲面建立M和Sa之間交互作用對復(fù)合棒壓電振子諧振頻率fs的影響評價,探究界面粗糙度對壓電振子機電性能的影響程度。（5）研究輕負載（液面高度HL（mm））和固體負載（單軸壓Ps（MPa））對復(fù)合棒超聲壓電振子keff和Qm的影響規(guī)律,探究因聲負載的變化造成波在傳播過程中的吸收散射,對換能器的能量輸出和轉(zhuǎn)換效率的影響規(guī)律。分別建立響應(yīng)變量（Δfs）與輸入變量（M和HL,M和Ps）之間的非線性函數(shù)關(guān)系-二次預(yù)測模型,通過M-HL和M-Ps響應(yīng)曲面,分別建立M和HL、M和Ps之間交互作用對復(fù)合棒壓電振子諧振頻率fs的影響評價,探究不同負載下超聲換能系統(tǒng)處于失諧、非匹配狀態(tài)的可能程度。
周春鳴[2]（2021）在《鈮酸鉀鈉基陶瓷的壓電物性、電疇結(jié)構(gòu)及其1-3復(fù)合材料的研究》文中提出壓電陶瓷是一類能夠利用正逆壓電效應(yīng)實現(xiàn)機械信號和電信號相互轉(zhuǎn)化的重要功能材料。目前,以Pb（Zr,Ti）O3陶瓷(簡稱PZT陶瓷>為代表的Pb基壓電材料被廣泛用于制造驅(qū)動器、傳感器、諧振器、濾波器等電子元器件。但是,Pb基壓電材料在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中會導(dǎo)致有毒Pb元素的揮發(fā),對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的危害,因而世界各國陸續(xù)出臺相關(guān)的法律來禁止或限制電子設(shè)備中含Pb材料的使用。因此,研究可以取代PZT陶瓷的無Pb壓電材料是一項非常重要和前沿的課題。近年來,（K,Na）NbO3基陶瓷（簡稱KNN基陶瓷）作為一種十分有前景的無Pb壓電材料引起了廣泛關(guān)注。純KNN陶瓷具有TC≈415℃的高居里溫度和優(yōu)異的壓電溫度穩(wěn)定性,但只有壓電常數(shù)d33為125 pC/N、平面機電耦合系數(shù)kp為0.40的適中的壓電性能。顯然,與PZT陶瓷相比,純KNN陶瓷的壓電性能遠未達到大部分實際應(yīng)用的要求。因此,自2004年以來,科研工作者們利用多種方法來改善KNN基陶瓷的壓電性能,其中組分改性的方法被認為是最有效的方法。在研究的早期階段,KNN基陶瓷的組分改性主要集中于利用Li1+部分替代A位的K1+和Na1+,利用Ta5+和/或Sb5+替代B位的Nb5+。這類經(jīng)過摻雜的KNN基陶瓷往往因為其正交—四方相變（O-T相變）下移至室溫左右而獲得增強的壓電性能。人們在近年的研究中發(fā)現(xiàn),室溫下處于菱方-四方相變（R-T相變）的KNN基陶瓷可呈現(xiàn)非常高的d33。將BaZrO3、（Bi,Na）ZrO3、BaHfO3和（Bi,Na）HfO3等一些ABO3型氧化物摻入（K,Na）NbO3或（K,Na）（Nb,Sb）O3中,可將陶瓷的O-T相變下移,同時將R-O相變上移,從而壓縮O相的溫度區(qū)間。當(dāng)O相的溫度區(qū)間被完全壓縮時,室溫附近將出現(xiàn)R-T多型相變。這種R-T多型相變引起的兩相共存可能呈現(xiàn)出與PZT陶瓷中準同型相界（MPB）的兩相共存相類似的作用,因此通過這種組分改性可能獲得非常大的d33。盡管此進展對于KNN基陶瓷的發(fā)展來說是一個極大的突破,但仍然有數(shù)個重要的問題有待研究探討:（1）近年文獻報道的一些具有高d33值的KNN基改性陶瓷在室溫下究竟是否真的處于R-T共存狀態(tài)的相共存仍然是一個存在很大爭議的學(xué)術(shù)性的基礎(chǔ)問題。（2）在KNN基陶瓷中,除構(gòu)建R-T相界的方法之外,是否還有其它方法也能夠獲得相同程度或者更高的壓電常數(shù)d33是一個值得探索研究的問題。（3）如何在KNN基陶瓷中實現(xiàn)兼具強的壓電性能和良好的溫度穩(wěn)定性是面向應(yīng)用時需要解決的一個重要問題。與PZT陶瓷中幾乎溫度不依存的MPB不同,利用摻雜改變相變溫度、使其移至室溫附近從而在室溫下獲得高d33值的方法往往伴隨著壓電性能隨溫度變化很大的問題。然而,在實際應(yīng)用中材料的溫度穩(wěn)定性往往是一項很關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。（4）如何表征電疇結(jié)構(gòu)、使其可視化從而研究電疇結(jié)構(gòu)隨溫度的變化對于理解這類組分改性的KNN基陶瓷中的高的壓電性能和溫度穩(wěn)定性是一個非常關(guān)鍵的問題。盡管通過透射電子顯微鏡和壓電原子力顯微鏡對KNN基陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)進行了許多研究,但這些研究大多都集中在室溫下的未極化陶瓷上。對于極化KNN基陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)和變溫電疇的研究卻很少有報道。（5）如何獲得具有良好的壓電溫度穩(wěn)定性的1-3型（K,Na）NbO3基陶瓷/樹脂壓電復(fù)合材料是一個值得探索研究的問題。絕大部分有關(guān)1-3型（K,Na）NbO3基陶瓷/樹脂壓電復(fù)合材料的研究都只集中在室溫下的機電耦合性質(zhì)上,而對于復(fù)合材料的溫度穩(wěn)定性的研究卻極少有報道。在上述的研究背景,本學(xué)位論文主要開展了關(guān)于鈮酸鉀鈉基陶瓷的壓電物性、電疇結(jié)構(gòu)及其1-3復(fù)合材料的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:一、研究了 0.96（K0.48Na0.52）（Nb0.96Sb0.04）O3-0.04（Bi0.5Na0.5）ZrO3（簡稱KNNS-0.04BNZ）陶瓷的相變、壓電物性和電疇結(jié)構(gòu),明確了該陶瓷在室溫下處于O-T相共存,并對陶瓷中本征部分和非本征部分的兩部分貢獻對壓電性能的影響進行了探討。首先,利用兩步燒結(jié)方法制備了高致密的KNNS-0.04BNZ陶瓷,將其壓電常數(shù)d33從之前文獻報道的440 pC/N提升到512 pC/N。其次,根據(jù)介電溫譜曲線（實部峰值對應(yīng)的R-O和O-T相變溫度分別為-40℃和54℃,虛部峰值對應(yīng)的R-O和O-T相變溫度分別為-50℃和42℃）和XRD數(shù)據(jù)分析,明確了該陶瓷在室溫下處于O-T相共存。然后,進行了壓電性能隨溫度變化的測試、熱循環(huán)實驗和熱老化實驗,考察了 KNNS-0.04BNZ陶瓷的溫度穩(wěn)定性。結(jié)果表明,d33值在-30℃至70℃的溫區(qū)內(nèi)均高于430 pC/N,在-50℃至150℃的三次連續(xù)升降溫循環(huán)后從510 pC/N降為470 pC/N,在-50℃至160℃的溫區(qū)內(nèi)的熱老化試驗后維持在430pC/N以上。最后,利用酸腐蝕方法成功地揭示了極化和未極化KNNS-0.04BNZ陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)的整體特征。極化陶瓷的電疇圖案是由具有各種不同寬度的長平行條紋的相對簡單的構(gòu)型和一些在較寬的帶狀條紋內(nèi)呈現(xiàn)寬度大約為70nm精細條紋的階層式納米疇結(jié)構(gòu)的構(gòu)型所組成。此外,根據(jù)所獲得的實驗結(jié)果,作者還對陶瓷中的本征和非本征貢獻對KNNS-0.04BNZ陶瓷的壓電性能的影響進行探討,認為室溫附近的R-O和O-T相變以及相應(yīng)的特征性的電疇結(jié)構(gòu)對該陶瓷的壓電性能和壓電溫度穩(wěn)定性起著非常重要的作用。二、制備了（0.96-x）（K0.48Na0.52）（Nb0.96Sb0.04）O3-0.04（Bi0.5Na0.5）ZrO3-xBaZrO3陶瓷（簡稱 KNNS-0.04BNZ-xBZ 陶瓷,x=0～0.03）,研究了 KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的相變、壓電性能和電疇結(jié)構(gòu),探討了這類陶瓷的強壓電性的物理機制。利用兩步燒結(jié)方法制備了一系列的KNNS-0.04BNZ-xBZ陶瓷,發(fā)現(xiàn)x=0.01的組分陶瓷具有d33=610pC/N、kp=0.58、k33=0.69的非常優(yōu)異的壓電性能。根據(jù)介電測量和XRD分析,明確了 KNNS-BNZ-0.01BZ陶瓷的R-O、O-T和四方-立方（T-C）相變溫度分別為-29℃、43℃和241℃,室溫下處于R-O-T相共存。該結(jié)果有力地證明了具有R-O-T相共存的KNN基陶瓷可以在室溫下獲得高的壓電常數(shù)d33。通過對極化KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)的觀察發(fā)現(xiàn),晶粒內(nèi)部的圖案是由一些層狀疇堆疊和在部分層狀疇中含有片狀精細電疇的階層式納米疇結(jié)構(gòu)所組成。作者認為KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷中觀察到的強壓電性可能歸因于R-O-T相共存和相應(yīng)的特征性的電疇結(jié)構(gòu)。三、制備了 0.96（K0.48Na0.52）（Nb0.96Sb0.04）O3-0.03BaZrO3-0.01（Bi0.50Na0.50）ZrO3（簡稱KNNS-0.03BZ-0.01BNZ）陶瓷,研究了該陶瓷的介電性能、鐵電性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、壓電物性和電疇結(jié)構(gòu)。利用BaZrO3摻雜對R-O相變的獨特調(diào)控效果和作者所在課題組之前注意到的“KNN基陶瓷的機電耦合系數(shù)于正交相中穩(wěn)定”的特點,設(shè)計了一種化學(xué)組分為KNNS-0.03BZ-0.01BNZ的陶瓷。結(jié)果表明,該組分陶瓷在室溫下表現(xiàn)出了d33=300 pC/N,kp=0.56、k33=0.69的良好壓電性能。更為重要的是,d33、kp和k33在-30℃至100℃的常用溫度范圍內(nèi)具有非常弱的壓電溫度依存性,它們的變化率分別小于±10%、±5%和±3.5%。此外,作者還嘗試從晶體結(jié)構(gòu)（正交相）、微觀結(jié)構(gòu)和彌散相變（R-O和O-T）等多個角度來解釋KNNS-0.03BZ-0.01BNZ陶瓷在常用溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出的弱的壓電溫度依存性。四、發(fā)展了一種可行的變溫酸腐蝕技術(shù)方法來研究極化KNNS-0.04BNZ陶瓷在不同溫度下的電疇結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)了酸腐蝕速率和電疇結(jié)構(gòu)均隨溫度發(fā)生顯著變化,并利用簡單的數(shù)學(xué)知識討論了一些與電疇結(jié)構(gòu)和酸腐蝕相關(guān)的基礎(chǔ)問題。利用改進的酸腐蝕法研究了極化KNNS-0.04BNZ陶瓷分別在-60℃、25℃和80℃時的電疇結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),KNNS-0.04BNZ陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)在不同溫度下呈現(xiàn)出不同特征的電疇構(gòu)型。由于O-T相共存的結(jié)果,25℃時觀察到了電疇圖案中存在著大量的寬條紋中包含精細條紋的階層式納米疇結(jié)構(gòu)。與此不同,-60℃時的電疇圖案中盡管也有少量的階層式電疇結(jié)構(gòu)的存在,但絕大部分的電疇主要是由簡單的長平行條紋組成。在長方體形狀的規(guī)則晶粒的電疇圖案中觀察到相鄰兩組電疇間的夾角近似為63°。此現(xiàn)象表明,-60℃時的極化KNNS-0.04BNZ陶瓷仍至少部分處于正交晶相。80℃時腐蝕得到的電疇結(jié)構(gòu)變得更加簡單,主要是由寬度尺寸為幾百納米、邊界筆直的長平行條紋構(gòu)成。結(jié)果表明,本研究中設(shè)計的這種變溫酸腐蝕技術(shù)方法對于研究不同溫度的電疇結(jié)構(gòu)是方便、有效而且可靠的。此外,利用簡單的數(shù)學(xué)知識討論了一些與電疇結(jié)構(gòu)和酸腐蝕相關(guān)的基礎(chǔ)問題。作者認為溫度依存的電疇結(jié)構(gòu)與KNNS-0.04BNZ陶瓷的溫度穩(wěn)定性存在密切的聯(lián)系。五、選用了本研究中制備的具有良好壓電溫度穩(wěn)定性的KNNS-0.03BZ-0.01BNZ陶瓷,以優(yōu)化的切割填充技術(shù)獲得了 1-3型KNN基陶瓷/樹脂壓電復(fù)合材料,并考察了其室溫機電耦合性能和壓電溫度穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),與KNNS-0.03BZ-0.01BNZ陶瓷相比,該復(fù)合材料具有kt值為0.54-0.67的大機電耦合系數(shù)和g33值為64～91×10-3 Vm/N的高壓電電壓系數(shù)。此外,該復(fù)合材料還具有其它一些有利的性能,例如Z=6.9～13.4 Mrayl的低聲阻抗,ε’=130～400的低介電系數(shù)和Qm=1.3-4的低機械品質(zhì)因數(shù)。更為重要的是,非常穩(wěn)定,在-30℃至100℃的常用溫度區(qū)間內(nèi)變化率小于±5%。作者認為該壓電復(fù)合材料所表現(xiàn)出的均衡性能對于高頻超聲換能器的應(yīng)用是非常有利的。
桑敏[3]（2021）在《有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究》文中進行了進一步梳理隨著信息技術(shù)的發(fā)展,可穿戴電子設(shè)備和一些智能電子器件受到了廣泛的關(guān)注。然而目前的智能電子設(shè)備通常只具備單一的性能,無法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境中的多種功能需求。將無機導(dǎo)電填料引入到聚合物基體中,可以有效地結(jié)合各組分各自的優(yōu)點,從而創(chuàng)造出不僅具有良好的加工性能,而且具有多種功能用途的有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料。目前如何開發(fā)導(dǎo)電復(fù)合材料的多種性能,提高復(fù)合材料的各種性能以及實現(xiàn)多種性能的高度集成化是研究的熱點。本文以有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能研究為目標(biāo),研制了五種新型的多功能導(dǎo)電復(fù)合材料。一方面,通過不同的組裝方法來制備不同結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料,如導(dǎo)電復(fù)合薄膜、導(dǎo)電復(fù)合織物和導(dǎo)電復(fù)合海綿,探討結(jié)構(gòu)對力學(xué)性能的影響,為構(gòu)-效關(guān)系的研究提供一定的指導(dǎo)意義。另一方面,探究導(dǎo)電復(fù)合材料在電磁屏蔽、柔性電子傳感和驅(qū)動等領(lǐng)域的應(yīng)用前景,以及如何實現(xiàn)多種性能的高度集成,開發(fā)出具有多種功能用途并適應(yīng)不同應(yīng)用場景的導(dǎo)電復(fù)合材料。具體的研究內(nèi)容和成果如下:1.PVDF/CI/MXene磁性導(dǎo)電復(fù)合薄膜的研制及其傳感和電磁屏蔽性能。采用溶液澆鑄法制備了 PVDF/CI薄膜,接著采用噴涂法制備了 PVDF/CI/MXene導(dǎo)電復(fù)合薄膜。基于高分子聚偏氟乙烯（PVDF）的壓電性和羰基鐵（CI）的磁性,該復(fù)合薄膜可對外界的應(yīng)變和磁場表現(xiàn)出雙重刺激-響應(yīng)性能。導(dǎo)電MXene的引入使得PVDF/CI/MXene復(fù)合薄膜具備優(yōu)異的導(dǎo)電性,從而可以有效的屏蔽外界的電磁輻射。最后基于導(dǎo)電復(fù)合薄膜的傳感性能和電子屏蔽性能,有望作為一種可穿戴電子設(shè)備來監(jiān)測人體的運動以及保護人體免受電磁輻射的傷害。2.PVDF/Ag NWs/CNTs織物傳感器的研制及其人體監(jiān)測和電磁屏蔽性能。采用浸漬-烘干法將銀納米線（Ag NWs）和碳納米管（CNTs）涂覆于無紡布上,再將PVDF溶液澆鑄于織物上得到PVDF/Ag NWs/CNTs多功能導(dǎo)電織物?？椢锏囊胩岣吡藦?fù)合材料的柔軟性和舒適性,滿足了可穿戴設(shè)備的發(fā)展要求。Ag NWs和CNTs雙導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提高了無紡布的導(dǎo)電性,使得復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的電磁屏蔽性能,最大屏蔽值可達到34 dB。此外,CNTs優(yōu)異的力學(xué)性能也有利于提高無紡布的力學(xué)強度。重要的是,該復(fù)合材料還可以對外界的應(yīng)力刺激做出響應(yīng),當(dāng)受到不同力（0、20、44和60 N）的刺激時,該傳感器將產(chǎn)生不同的壓電電壓（0、0.4、1.0和1.5 V）,從而具有力傳感特性。最后,它不僅能及時響應(yīng)不同的外部壓力（響應(yīng)靈敏度為0.024 V/N,響應(yīng)時間為35 ms）,而且還能監(jiān)測不同的身體運動,如關(guān)節(jié)彎曲、跑步和跳躍。3.PVDF/MXene/PI三明治型導(dǎo)電復(fù)合薄膜的研制及其人體熱管理和監(jiān)測與電磁屏蔽性能。采用溶液噴涂法將導(dǎo)電Ti3C2Tx MXene噴涂于PVDF表面,再粘貼聚酰亞胺（PI）膠帶來組裝三明治型導(dǎo)電復(fù)合薄膜。通過控制MXene的噴涂量,來提高復(fù)合材料的的電磁屏蔽性能。外界應(yīng)變對中間MXene導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的影響,賦予了復(fù)合薄膜優(yōu)異靈敏的人體監(jiān)測功能,可監(jiān)測手指彎曲,手臂彎曲,說話,喝水,觸摸和按壓等運動。最后,根據(jù)焦耳熱原理,PVDF/MXene/PI復(fù)合薄膜在通電情況下可產(chǎn)生熱量,耐高溫絕緣PI膠帶的粘貼有效地避免了導(dǎo)電層與人體的直接接觸,可用于人體熱治療。4.PTFE/MXene/PI導(dǎo)電夾層驅(qū)動器的研制及其電熱驅(qū)動和電磁屏蔽性能。通過一種非常簡單和快速的“切割和粘貼”方法,將聚四氟乙烯（PTFE）和PI膠帶粘在MXene薄膜表面,構(gòu)建了一種柔性的PTFE/MXene/PI導(dǎo)電夾層結(jié)構(gòu)。市售PTFE和PI膠帶賦予了 PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)理想的機械堅固性和疏水自清潔功能,因此它可以在不同的環(huán)境下工作。由于MXene薄膜的高導(dǎo)電性,PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁屏蔽能力,最大屏蔽值可達44 dB。更重要的是,基于PTFE和PI的熱膨脹系數(shù)差異,PTFE/MXene/PI夾層驅(qū)動器可以在電壓刺激下從PTFE側(cè)向PI側(cè)彎曲。最后作為概念原理,將驅(qū)動性能和電磁干擾屏蔽性能相結(jié)合,設(shè)計了一種智能屏蔽窗簾,進一步表明多功能PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于智能電子設(shè)備和柔性機器人設(shè)備。5.柔性輕質(zhì)三聚氰胺海綿/MXene/聚硼硅氧烷（MSMP）混合結(jié)構(gòu)的研制,用于高性能電磁干擾屏蔽和安全防護抗沖擊。為提高導(dǎo)電復(fù)合材料的力學(xué)抗沖擊性能,將導(dǎo)電的Ti3C2Tx和聚硼硅氧烷（PBS）摻入到多孔的三聚氰胺海綿（MS）中,提出了一種輕質(zhì)柔性的三聚氰胺海綿/MXene/聚硼硅氧烷（MSMP）復(fù)合結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)兼具抗外界沖擊和電磁屏蔽性能。由于其剪切增稠特性,該納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的能量耗散能力,能有效地降低外部沖擊力。同時,納米復(fù)合材料具有良好的電磁干擾屏蔽能力,最大屏蔽值可達39 dB。此外,由于PBS的粘彈性和內(nèi)部的超分子網(wǎng)絡(luò),MSMP在切割后表現(xiàn)出明顯的粘附性能,可以反復(fù)抵抗外部的切割損傷。最后,通過將MSMP納米復(fù)合材料集成到普通運動服中,研制出一種安全的可穿戴運動防護裝備,可以為人體提供雙重保護。由于具有良好的安全防護性能和電磁干擾屏蔽性能,MSMP納米復(fù)合材料有望在精密電子儀器和可穿戴防護設(shè)備中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
莊煜[4]（2021）在《基于激光燒結(jié)工藝的柔性足底壓力敏感元件研制及性能研究》文中研究表明足底壓力分布能夠反映患者足部受傷、病變、身體情況,而被用于健康監(jiān)測和醫(yī)療診斷的依據(jù)。但是由于受到檢測設(shè)備昂貴和測試便捷性的限制,難以全面準確地采集足底壓力分布信息。目前的柔性壓力傳感器的無法貼合人體足部復(fù)雜曲面,且制備工藝復(fù)雜,柔韌性與優(yōu)良的壓力檢測性能也存在兼容問題。而激光燒結(jié)（LS）技術(shù)可加工各種異形結(jié)構(gòu),可用材料種類豐富,并且激光燒結(jié)制件內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)豐富,不僅能夠增加孔壁上導(dǎo)電填料的接觸幾率,提高柔性壓力傳感器的靈敏度,快速恢復(fù)傳感器的彈性變形,提高快速響應(yīng)能力。因此,激光燒結(jié)技術(shù)是制備柔性足底壓力敏感鞋墊的有效方法。以碳納米管（MCNTs）粉末為導(dǎo)電填料,熱塑性聚氨酯（TPU）粉末為基體材料,通過多層燒結(jié)試驗,制備出多層燒結(jié)試樣。將其按壓并測試電信號變化情況,驗證作為柔性壓力敏感元件的可行性。通過分析激光能量分布,研究激光與粉末的相互作用,探討粉末顆粒激光燒結(jié)熔融機理。根據(jù)激光燒結(jié)制件內(nèi)部的三維形貌,建立適合LS柔性壓力敏感元件的傳感模型,研究微結(jié)構(gòu)尺寸分布對敏感元件力敏效應(yīng)的影響,揭示LS敏感元件的傳感機理。對碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)特性和敏感元件的力敏效應(yīng)機理進行分析,發(fā)現(xiàn)LS敏感元件變形引起的等效隧道結(jié)電阻系數(shù)的變化和碳納米管濃度的變化是使LS敏感元件發(fā)生力敏效應(yīng)的來源。采用強酸氧化-球磨法制備TPU/MCNTs復(fù)合粉末,利用FT-IR、TEM和SEM測試方法,對氧化前后的MCNTs粉末和TPU/MCNTs復(fù)合粉末進行分析,研究氧化前后MCNTs粉末顆粒微觀形貌、表面官能團以及TPU/MCNTs復(fù)合粉末顆粒形貌和MCNTs與TPU材料之間的結(jié)合效果。利用DSC和TG測試分析TPU/MCNTs復(fù)合材料的熱性能,研究MCNTs粉末含量對TPU結(jié)晶溫度的影響規(guī)律,確定其預(yù)熱溫度及加工溫度,并將其制造的壓力敏感元件進行導(dǎo)電測試,確定TPU/MCNTs復(fù)合材料的滲流閾值,縮小配比范圍。制備不同配比的TPU/MCNTs復(fù)合粉末材料,并對其進行激光燒結(jié)試驗,研究不同配比和不同工藝參數(shù)對TPU/MCNTs柔性壓力敏感元件傳感性能、密度和尺寸精度的影響規(guī)律,采用三因素四水平的正交試驗設(shè)計方法,以成型件的密度、Z向尺寸精度和靈敏度為指標(biāo),通過優(yōu)化TPU/MCNTs復(fù)合粉末的激光燒結(jié)工藝,獲取激光燒結(jié)成型TPU/MCNTs柔性壓力敏感元件最佳工藝參數(shù)。通過逆向建模技術(shù),構(gòu)建人體足部模型,設(shè)計并制造出與受試者足部貼合的一體化LS柔性壓力敏感鞋墊,測試靜態(tài)站立時的足底壓力。根據(jù)足底壓力分布情況,利用有限元方法對鞋底進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化分析,并利用LS柔性敏感鞋墊對優(yōu)化前后的鞋底進行足底壓力測試和對比分析,實現(xiàn)利用激光燒結(jié)技術(shù)制造一體化柔性壓力敏感鞋墊的目的,從而提升足底壓力分布測試技術(shù),保障健康監(jiān)測和醫(yī)學(xué)診斷的準確性。
楊佳慧[5]（2020）在《壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的動力學(xué)建模及非線性分析》文中研究指明隨著科技的日益發(fā)展,近年來無人駕駛飛機在軍事和民用等多個領(lǐng)域得到了快速的研究、發(fā)展和應(yīng)用。但由于電池電量有限,無人機的續(xù)航能力一般較低,不能很好的滿足各個領(lǐng)域的需要。通過無人機發(fā)動機的振動及空氣動力載荷,利用壓電材料的正壓電效應(yīng),將振動能轉(zhuǎn)化為電能,可以為無人機供電,這是增加續(xù)航能力的一種可行方法。本文將無人機機翼簡化為復(fù)合材料層合懸臂矩形板,并在其表面鋪設(shè)壓電片,從理論和數(shù)值模擬兩方面研究了壓電復(fù)合懸臂板在承受不同的激勵以及不同鋪層參數(shù)下的非線性動力學(xué)響應(yīng)及發(fā)電性能。該理論研究為基于振動的無人機壓電能量采集器提供了理論科學(xué)依據(jù),具有重要的工程應(yīng)用價值。本文的具體研究內(nèi)容分為以下幾個部分:（1）將無人機機翼簡化為由碳纖維增強復(fù)合材料和壓電材料任意鋪設(shè)的層合懸臂矩形板,承受橫向簡諧激勵和面內(nèi)參數(shù)激勵的共同作用。利用經(jīng)典板理論和Hamilton原理,推導(dǎo)出廣義位移表示的壓電復(fù)合懸臂板的非線性偏微分方程。利用Galerkin法將系統(tǒng)的非線性偏微分方程離散為兩個自由度的常微分方程組。應(yīng)用漸近攝動法分析了反對稱正交鋪設(shè)壓電懸臂板主參數(shù)共振-1:2內(nèi)共振的非線性振動響應(yīng)。基于四維平均方程,用數(shù)值方法分析了橫向外激勵和面內(nèi)激勵對系統(tǒng)非線性振動的影響規(guī)律。用多尺度法研究了反對稱角鋪設(shè)壓電懸臂板主參數(shù)共振-1:3內(nèi)共振的非線性特性。根據(jù)推導(dǎo)的四維平均方程,利用數(shù)值方法研究了橫向外激勵幅值與阻尼系數(shù)對系統(tǒng)振動特性的影響。分析表明,反對稱角鋪設(shè)比反對稱正交鋪設(shè)的壓電懸臂板的非線性行為更加復(fù)雜多變。（2）建立了壓電復(fù)合懸臂矩形板能量采集器的力-電耦合方程,利用多尺度法對耦合方程進行了攝動分析,推導(dǎo)出系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)方程。通過繪制一系列的幅頻響應(yīng)曲線,研究了外激勵幅值和系統(tǒng)阻尼系數(shù)對系統(tǒng)非線性幅頻特性的影響?；诹?電耦合方程,應(yīng)用Matlab軟件,數(shù)值模擬分析了系統(tǒng)取不同的阻尼系數(shù)時,橫向外激勵幅值對系統(tǒng)的非線性響應(yīng)及發(fā)電性能的影響。（3）利用Galerkin法將系統(tǒng)的非線性偏微分方程離散為四個自由度的常微分方程。在Matlab軟件中,利用四階Runge-Kutta法,選取接近無人機機翼的尺寸和物理參數(shù)值,代入四階非線性常微分方程組,進行了數(shù)值模擬。分別分析了壓電復(fù)合材料層合懸臂矩形板在橫向外激勵幅值、系統(tǒng)阻尼和壓電參數(shù)變化時,系統(tǒng)非線性振動響應(yīng)特性。分析結(jié)果表明,系統(tǒng)的四階模態(tài)存在復(fù)雜的非線性耦合關(guān)系,同步出現(xiàn)了周期或混沌振動等形式。研究壓電復(fù)合懸臂矩形板的前四階模態(tài)是非常必要和重要的。（4）考慮任意角鋪設(shè)壓電復(fù)合懸臂矩形板受一階橫向氣動力和面內(nèi)參數(shù)激勵的共同作用,根據(jù)Reddy高階剪切板理論和Hamilton理論建立了系統(tǒng)的非線性動力學(xué)方程。利用Galerkin方法進行了無量綱三階離散,得到三自由度的非線性常微分方程。改變壓電復(fù)合懸臂矩形板的鋪層參數(shù),如寬厚比、?0鋪層比例以及某些鋪設(shè)角度,分析了系統(tǒng)一階無量綱固有頻率隨鋪層參數(shù)變化的規(guī)律。通過數(shù)值模擬,繪制了系統(tǒng)在不同鋪設(shè)方式下的一系列幅頻響應(yīng)曲線圖。利用多尺度法對任意角鋪設(shè)壓電懸臂板的三階非線性常微分方程進行了攝動分析。選取不同的面內(nèi)靜載荷值,分別畫出一階橫向振動位移隨來流速度變化的分叉圖。分析結(jié)果表明,面內(nèi)靜載荷越小,系統(tǒng)臨界失穩(wěn)速度越大。改變壓電層合懸臂矩形板的部分鋪層角度,繪制出一階橫向振動位移隨來流速度變化的分叉圖。對比了兩種鋪設(shè)方式對系統(tǒng)非線性振動特性的影響。
申茂良,張巖[6]（2020）在《基于壓電納米發(fā)電機的柔性傳感與能量存儲器件》文中進行了進一步梳理柔性電子與柔性傳感器件未來將廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴、可植入系統(tǒng)中,例如人體健康監(jiān)控、觸覺感知人造感官以及智能機器人電子皮膚等.柔性壓電納米發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)換特性,使其不僅可以作為供能器件,而且可以作為傳感器件提供傳感信號,可以解決柔性電子與自驅(qū)動技術(shù)中存在供能與性能的限制.納米發(fā)電機利用調(diào)控界面與表面的極化電場可以獲得高性能傳感與能量存儲,提供自驅(qū)動特性,同時具有與目前電子技術(shù)相媲美的高性能.本文綜述了柔性壓電納米發(fā)電機在柔性傳感與能量存儲領(lǐng)域的最新研究進展.
夏毓霜[7]（2020）在《PVDF基復(fù)合薄膜的制備及其壓電性能研究》文中進行了進一步梳理壓電材料由于其能夠?qū)崿F(xiàn)機電轉(zhuǎn)化這一獨特性能引起人們廣泛關(guān)注和研究,成為了智能設(shè)備中不可或缺的材料。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)的大力發(fā)展,開發(fā)面向人體生理信號采集和機械能收集的智能電子器件如便攜式設(shè)備、可植入/穿戴設(shè)備、柔性應(yīng)變傳感器等成為研究趨勢。傳統(tǒng)無機壓電材料制備工藝復(fù)雜、可塑性差,已經(jīng)無法滿足智能設(shè)備便攜化、輕量化的需求,因此柔性好、可塑性強的以PVDF為代表的這類壓電聚合物獲得關(guān)注。然而壓電聚合物由于其壓電性能始終無法與傳統(tǒng)無機壓電材料媲美成為棘手的問題,壓電復(fù)合材料在這此前提下應(yīng)運而生并且得到廣泛研究。本論文基于壓電復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀,分別采用了壓電無機陶瓷、導(dǎo)電粒子作為填料以及利用其他高聚物共混等手段,制備了PVDF基柔性壓電復(fù)合材料,最后進行一系列結(jié)構(gòu)表征和性能測試,探究了這些手段對于PVDF本身晶型結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料壓電性能的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:（1）通過水熱合成法制備得到了立方體狀和棒狀NaNbO3粉體,并通過靜電紡絲工藝制備得到了NaNbO3/PVDF復(fù)合纖維膜,探究了兩種不同形貌NaNbO3以及不同添加量對于復(fù)合纖維膜結(jié)晶結(jié)構(gòu)和活性β晶型含量以及壓電性能的影響。分析表明,適量的兩種不同形貌NaNbO3粉體添加到PVDF中都有利于提升復(fù)合纖維膜中β晶型的含量以及結(jié)晶度,其中立方體狀NaNbO3粉體作用效果更為顯著。隨立方體狀NaNbO3含量的增加,β晶型相對含量呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,含量為9 wt%時,復(fù)合纖維膜的β晶型相對含量達到最大為81.49%,開路電壓和短路電流達到了2.79V和0.75μA,約為未添加時的2.4倍和9.4倍。（2）通過HF刻蝕MAX相（Ti3AlC2）得到了MXene（Ti3C2）粉末作為導(dǎo)電填料,并通過流延法制備了MXene/PVDF復(fù)合薄膜。分析表明,MXene在PVDF基體中分散良好,其加入提升了PVDF復(fù)合薄膜的結(jié)晶度和β晶的相對含量,提升效果隨MXene含量增加分別呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。在MXene添加量為0.6 wt%時,總β晶型有效含量達到最大值45.48%,復(fù)合薄膜的壓電輸出性能最佳,相比較純PVDF薄膜,開路電壓由0.82V提升至3.38V,短路電流由40n A提升至370n A。（3）采用質(zhì)量分數(shù)為0.3 wt%的MXene作為導(dǎo)電填料,PVDF和PMMA的混合體系作為基體,通過流延法制備得到了MXene（0.3）/PMMA/PVDF復(fù)合薄膜。探究了PVDF和PMMA占比對于復(fù)合薄膜結(jié)晶結(jié)構(gòu)和活性β晶型含量和介電、鐵電性能以及壓電性能的影響。分析表明,PMMA與PVDF的相容性良好。PMMA能夠促進PVDF中β晶型的生成,提升β晶型含量,在PVDF/PMMA占比為9/1、8/2以及7/3時,β晶的相對含量都得到較大提升,在70%以上。但是由于PMMA加入后的稀釋效應(yīng)以及PMMA與PVDF之間分子間作用力,PVDF的結(jié)晶度隨著PMMA占比的增加降低明顯,復(fù)合薄膜中β晶的有效含量降低。相較于未添加PMMA的MXene/PVDF薄膜,復(fù)合薄膜的壓電輸出性能降低。
張慧慧[8]（2020）在《PVDF基1-3型壓電復(fù)合材料制備及性能研究》文中認為傳統(tǒng)1-3型壓電復(fù)合材料中多使用固化體積收縮小沒有壓電性的環(huán)氧樹脂基填充,聚合物相無法從微觀角度對無機壓電體產(chǎn)生影響從而增強復(fù)合體系壓電效應(yīng)。因此,本論文通過壓電聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯P（VDF-TrFE）或β相的偏氟乙烯PVDF為填充、定向的新型弛豫鐵電單晶鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3（以下簡稱PMN-PT）為無機壓電體,使用切割-熱壓法制備了7孔、12孔結(jié)構(gòu)的PMN-PT/PVDF、PMN-PT/P（VDF-TrFE）1-3型壓電復(fù)合材料;然后對復(fù)合結(jié)構(gòu)中各相的組分、性能、反向極化、空間尺寸（空間分布、取向、縱橫比）進行研究探索,根據(jù)參數(shù)設(shè)計多孔模具,研究工藝,制備了厚度為0.9 mm、1.2 mm、1.5 mm、1.8 mm、2.1 mm的壓電復(fù)合材料薄片;最后采用壓電測試儀、阻抗分析儀和鐵電測試儀對比分析了介電、鐵電、壓電、應(yīng)變性能的變化規(guī)律。取得的研究成果如下:1)采用熱壓工藝制備了 PVDF聚合物圓柱塊體,通過XRD和DSC表征了 PVDF和P（VDF-TrFE）塊體的結(jié)晶晶型。結(jié)果表明PVDF在16-24°范圍出現(xiàn)三處衍射峰,存在α、β和γ混合晶型,而P（VDF-TrFE）在20.7°只出現(xiàn)β晶型的典型衍射峰。P（VDF-TrFE）相變溫度為70℃-140℃,分子量為90M的PVDF熔融溫度為165.1℃,P（VDF-TrFE）熔融溫度為155℃。以上參數(shù)為選擇熱壓的制備參數(shù)165℃、2 h、3 MPa提供了依據(jù),發(fā)現(xiàn)在此條件下得到的聚合物基體致密、透光性好、界面均勻、機械性能優(yōu)良,為后續(xù)復(fù)合奠定了良好的基礎(chǔ)。2)制備了 7孔和12孔結(jié)構(gòu)的PMN-PT/PVDF、PMN-PT/P（VDF-TrFE）1-3型壓電復(fù)合材料薄片,對其進行不同方向極化（PMN-PT:1 MV/m,5 min;PVDF:5 MV/m,110℃,30 min）。復(fù)合材料在低于矯頑電場0.5 MV/m時,只產(chǎn)生單相的逆壓電效應(yīng)。高于矯頑場時,產(chǎn)生由聚合物和單晶共同發(fā)揮作用的“蝶形”應(yīng)變曲線。在低頻區(qū),隨著頻率的升高,復(fù)合材料的介電常數(shù)εr隨之緩慢降低,介電損耗tanδ比較穩(wěn)定,高頻區(qū)（>1 MHz）,εr隨頻率的升高迅速減小。當(dāng)縱橫比為1.4時,樣品厚度為2.1 mm,7孔復(fù)合材料正面的壓電常數(shù)d33為-1501 pC/N,機電耦合系數(shù)kt值為0.68;12孔復(fù)合材料正面的d33為1125 pC/N,kt值為0.97,兩相界面產(chǎn)生了切應(yīng)力,應(yīng)力與應(yīng)變反向,導(dǎo)致壓電常數(shù)降低。當(dāng)電場為1.85 MV/m時,剩余極化值Pr為6.6μC/m2,最大極化值Pm為7.6μC/m2,此結(jié)構(gòu)參數(shù)下電學(xué)性能最佳。以上結(jié)果表明,以具有壓電效應(yīng)的PVDF聚合物取代環(huán)氧樹脂基填充材料,可以發(fā)揮壓電聚合物的電致形變作用,增強無機單晶的壓電效應(yīng);此外,1-3型復(fù)合材料可提供多信號接受點,在矩陣式超聲探頭上有潛在的應(yīng)用前景。
陳寧[9]（2020）在《壓電晶片驅(qū)動的新型柔性微動平臺熱-壓電-力耦合分析與控制》文中認為隨著微機電系統(tǒng)和納米科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,作為微納米運動平臺或系統(tǒng)主要組成部分的微智能驅(qū)動器、柔順機構(gòu)、超/高精度傳感器以及高性能控制器,在行程、功能、精度、運動特性及智能化等方面都已得到了極大提升,從而成就了其在高端裝備制造、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)通訊、航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)以及交叉學(xué)科前沿領(lǐng)域的戰(zhàn)略性主導(dǎo)地位。然而,由于以往所采用疊堆型壓電陶瓷驅(qū)動器或音圈電機與柔性機構(gòu)構(gòu)成的微納米運動平臺或系統(tǒng),多存在整體結(jié)構(gòu)尺寸大、加工及部件成本高、行程小、裝配誤差大等缺點,因而極大地限制了其在超/高精密加工、超分辨顯微生物醫(yī)學(xué)成像、微/納米操作、空間光通訊、遙感與測量等更具苛刻精度、性能要求技術(shù)與裝備領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。針對以上諸多限制,本文提出并設(shè)計了一種由壓電（陶瓷）晶片驅(qū)動器驅(qū)動的三自由度一體化全柔性薄板型微動平臺（簡稱三自由度柔性壓電晶片微動平臺）,以滿足多學(xué)科多領(lǐng)域前沿科技對微納機電系統(tǒng)提出的更小尺寸、更低成本、更大行程等要求。尤其,為傳統(tǒng)柔順微動平臺、微/納操作臺以及快速轉(zhuǎn)向反射鏡等微納米運動平臺或系統(tǒng)在精密工程領(lǐng)域中的諸多應(yīng)用限制場景,提供了可行有效的方案。并重點研究了壓電晶片驅(qū)動器如何通過與能量（如電能和熱能）之間的復(fù)雜、精準的耦合作用實現(xiàn)柔性壓電微動平臺優(yōu)良靜/動態(tài)特性的科學(xué)規(guī)律。具體主要研究內(nèi)容如下:首先,同時考慮了電場和溫度場變化引起的熱-壓電（參數(shù)）耦合對單/雙層壓電晶片驅(qū)動器外部彎曲特性的影響,以及微驅(qū)動器彎曲時橫向變形對內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布和中性面位置的影響,進而基于歐拉伯努利梁理論,分別建立了其在熱/電載荷及熱電載荷復(fù)合作用下的靜力學(xué)撓度輸出改進模型和熱-壓電耦合撓度輸出改進模型,并進行了仿真和實驗驗證。此外,研究了結(jié)構(gòu)尺寸變化對單/雙層壓電晶片驅(qū)動器輸出特性的影響,并求得了單層壓電晶片驅(qū)動器的等效慣性矩,確定了其最大端部撓度輸出時的最優(yōu)厚度比,從而為壓電晶片驅(qū)動器的優(yōu)化設(shè)計和分析提供了理論支持和依據(jù)。其次,提出了一種由壓電晶片驅(qū)動器驅(qū)動且具有更小尺寸、更低成本、更大行程等優(yōu)點的三自由度一體化全柔性薄板型微動平臺,并基于柔度矩陣法,建立了包含其各組成單元結(jié)構(gòu)尺寸及分布位置尺寸參數(shù)的熱-壓電-力耦合靜力學(xué)輸出模型。同時,采用2個四象限位置敏感探測器實現(xiàn)了該柔性壓電晶片微動平臺的三自由度位姿輸出量檢測,并分別進行了其在熱/電載荷及熱電載荷復(fù)合作用下的仿真和實驗,驗證了所建立的熱-壓電-力耦合靜力學(xué)輸出模型的有效性和準確性。此外,研究了結(jié)構(gòu)尺寸變化對柔性壓電晶片微動平臺輸出行程和固有頻率的影響,并確定了該微動平臺中心點在限制電壓下的三自由度運動范圍,從而為此類一體化全柔性薄板型微動平臺的設(shè)計和優(yōu)化提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。再次,分析了三自由度柔性壓電晶片微動平臺在微納米運動過程中的內(nèi)部熱-壓電-力耦合影響,確定了其內(nèi)部各壓電晶片驅(qū)動器等效形變量與微動平臺位姿輸出量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并將該具有分布參數(shù)特點的柔性壓電晶片微動平臺等效為三自由度彈簧-質(zhì)量-阻尼集中參數(shù)系統(tǒng)模型,進而基于拉格朗日第二類方程,建立了該三自由度柔性壓電晶片微動平臺在熱電復(fù)合場下的熱-壓電-力耦合動力學(xué)模型。同樣,通過仿真和實驗驗證了所建立動力學(xué)模型的有效性和準確性,從而為基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的反饋控制方法研究提供了可用的理論模型。最后,基于已建立的單層壓電晶片驅(qū)動器熱-壓電耦合靜力學(xué)撓度輸出改進模型,求得了可將熱載荷轉(zhuǎn)化為等效電載荷的熱-電轉(zhuǎn)換系數(shù),補償了因溫度變化引起的柔性壓電微動平臺內(nèi)部各壓電晶片驅(qū)動器撓度輸出誤差,并基于已建立的柔性壓電晶片微動平臺熱-壓電-力耦合動力學(xué)模型,引入了基于擴張狀態(tài)觀測器的滑?？刂品椒?最終實現(xiàn)了該三自由度柔性壓電晶片微動平臺在熱電復(fù)合場下的高精密位姿解耦伺服控制。
王雷杰[10]（2020）在《鈦酸鉍鈉基鐵電材料的壓電、機電響應(yīng)和儲能行為的研究》文中認為壓電陶瓷作為可以將電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的新型功能材料,其材料本身有著優(yōu)異的物理特性和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),并且具有成本低廉,易于加工成多種形狀等優(yōu)點,受到了人們的廣泛關(guān)注。然而傳統(tǒng)的鉛基壓電陶瓷因為會對環(huán)境和人類造成危害,所以使得研究和開發(fā)高性能的無鉛壓電陶瓷體系成為了新時代的必然趨勢。在無鉛壓電陶瓷體系中,鈦酸鉍鈉(Bi0.5Na0.5TiO3,簡稱BNT)陶瓷因為有著居里溫度高,機電耦合系數(shù)好和鐵電壓電性能優(yōu)異等優(yōu)點而備受關(guān)注。但是該材料也有著較高的電導(dǎo)率和矯頑場,極化困難等缺點。因此,本論文通過固溶改性和構(gòu)建0-3型復(fù)合材料的手段對BNT材料進行改性,對其微觀結(jié)構(gòu)、壓電、介電、鐵電、電致應(yīng)變和儲能性能進行了研究?；诠倘芨男缘姆椒ǔ晒χ苽淞?BNT基的二元固溶體0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3 納 米 棒（BNT-BT NWs）和（1-x）Bi0.5Na0.5TiO3-x(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3（BNT-xBCZT）以及 BNT 基的三元固溶體（1-x）(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBiScO3（BNT-BT-xBS）。BT NWs 的引入可以使得BNT陶瓷完成室溫下鐵電相到遍歷弛豫相的轉(zhuǎn)變,從而獲得具有良好溫度穩(wěn)定性的大應(yīng)變（S=0.17%）。而BCZT的摻雜同樣使得BNT逐漸從鐵電相轉(zhuǎn)變?yōu)楸闅v弛豫相,并在組分x=0.08時獲得優(yōu)異的應(yīng)變性能（S=0.46%）。通過將BS引入到BNT-BT的二元固溶體中,成功的將TF-R調(diào)節(jié)到室溫,從而獲得0.35%的大應(yīng)變以及具有0.018 m4/C2的良好熱穩(wěn)定的高電致伸縮系數(shù)。通過構(gòu)建BNT基0-3型復(fù)合材料,成功的制備了 0.83(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.17(Bi0.5K0.5)TiO3:xZnO（BNT-BKT:xZnO）和 0.92(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06BaTiO3-0.02(K0.5Na0.5)NbO3:xBi4Ti3O12（BNT-BT-BKT:xBiT）復(fù)合陶瓷。前者通過引入ZnO改善BNT陶瓷的壓電性能（d33～109pC/N）,并且提高陶瓷壓電性能的溫度穩(wěn)定性（120℃時,d33約為初始值的73%）和應(yīng)變性能的疲勞穩(wěn)定性（循環(huán)105次后,S的變化程度<8%）。后者通過引入BiT,成功的實現(xiàn)了大的應(yīng)變（S=0.2%）和具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性的電致伸縮性能（Q33=0.0327 m4/C2）。利 用 固 溶改性 的 方法制 備 了（1-x）（0.9CaTiO3-0.1BiScO3）-x(0.955Bi0.5Na0.5TiO3-0.045BaAl0.5Ta0.5O3)（（1-x）CT-BS-xBNT-BAT）和（1-x）(0.65Bi0.5Na0.5TiO3-0.35Sr0.85Bi0.1TiO3)-xAgNbO3（BNT-SBT-xAN）來研究其儲能特性。前者通過引入線性材料CT-BS,成功的提高擊穿場強和降低剩余極化強度,實現(xiàn)了優(yōu)異的儲能性能（Wrec=3.13 J/cm3和η=88.4%）,并且獲得了良好的頻率和疲勞穩(wěn)定性。后者通過SBT來調(diào)節(jié)BNT基和AN基陶瓷的優(yōu)缺點,實現(xiàn)了Wrec=4.53J/cm3和η=86.7%的出色的儲能性能和較為優(yōu)異的溫度、頻率和疲勞穩(wěn)定性。
二、組分材料特性對壓電復(fù)合材料性能的影響（論文開題報告）
（1）論文研究背景及目的
此處內(nèi)容要求：
首先簡單簡介論文所研究問題的基本概念和背景，再而簡單明了地指出論文所要研究解決的具體問題，并提出你的論文準備的觀點或解決方法。
寫法范例：
本文主要提出一款精簡64位RISC處理器存儲管理單元結(jié)構(gòu)并詳細分析其設(shè)計過程。在該MMU結(jié)構(gòu)中,TLB采用叁個分離的TLB,TLB采用基于內(nèi)容查找的相聯(lián)存儲器并行查找,支持粗粒度為64KB和細粒度為4KB兩種頁面大小,采用多級分層頁表結(jié)構(gòu)映射地址空間,并詳細論述了四級頁表轉(zhuǎn)換過程,TLB結(jié)構(gòu)組織等。該MMU結(jié)構(gòu)將作為該處理器存儲系統(tǒng)實現(xiàn)的一個重要組成部分。
（2）本文研究方法
調(diào)查法：該方法是有目的、有系統(tǒng)的搜集有關(guān)研究對象的具體信息。
觀察法：用自己的感官和輔助工具直接觀察研究對象從而得到有關(guān)信息。
實驗法：通過主支變革、控制研究對象來發(fā)現(xiàn)與確認事物間的因果關(guān)系。
文獻研究法：通過調(diào)查文獻來獲得資料，從而全面的、正確的了解掌握研究方法。
實證研究法：依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論和實踐的需要提出設(shè)計。
定性分析法：對研究對象進行“質(zhì)”的方面的研究，這個方法需要計算的數(shù)據(jù)較少。
定量分析法：通過具體的數(shù)字，使人們對研究對象的認識進一步精確化。
跨學(xué)科研究法：運用多學(xué)科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行研究。
功能分析法：這是社會科學(xué)用來分析社會現(xiàn)象的一種方法，從某一功能出發(fā)研究多個方面的影響。
模擬法：通過創(chuàng)設(shè)一個與原型相似的模型來間接研究原型某種特性的一種形容方法。
三、組分材料特性對壓電復(fù)合材料性能的影響（論文提綱范文）
（1）基于PZT-8縱向振動功率超聲振子機電特性研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.緒論 |
| 1.1 壓電陶瓷發(fā)展概況 |
| 1.1.1 壓電材料分類 |
| 1.1.2 硬性壓電材料制備方法概述 |
| 1.1.3 PZT在熱-力環(huán)境下的老化效應(yīng)研究現(xiàn)狀 |
| 1.1.4 壓電陶瓷機電特性研究現(xiàn)狀 |
| 1.2 功率超聲振子能量損失研究概述 |
| 1.2.1 功率超聲振子研究進展 |
| 1.2.2 功率超聲振子能量轉(zhuǎn)換影響的研究進展 |
| 1.2.3 功率超聲振子能量損失影響的研究進展 |
| 1.2.4 功率超聲振子能量在接觸界面的研究進展 |
| 1.3 功率超聲振子在不同負載下機電性能的研究概述 |
| 1.3.1 功率超聲振子在硬性負載下的研究現(xiàn)狀 |
| 1.3.2 功率超聲振子在軟性負載下的研究現(xiàn)狀 |
| 1.4 選題的背景及意義 |
| 1.5 本文的主要研究內(nèi)容 |
| 2.縱向振動復(fù)合棒超聲壓電振子設(shè)計 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 33k縱向振動壓電換能器理論設(shè)計 |
| 2.2.1 壓電陶瓷元件振動模式與壓電方程 |
| 2.2.2 壓電材料及壓電換能器的主要性能參數(shù) |
| 2.2.3 有損耗的晶片級聯(lián)的機電等效圖 |
| 2.2.4 壓電換能器的機械共振頻率方程 |
| 2.2.5 功率超聲電源的選型 |
| 2.3 33k縱向振動變幅桿理論設(shè)計 |
| 2.3.1 變幅桿主要性能參數(shù) |
| 2.3.2 變幅桿分類 |
| 2.3.3 超聲變幅桿的選型和固定 |
| 2.3.4 半波長圓截面階梯型變幅桿頻率方程 |
| 2.3.5 復(fù)合棒縱向振動超聲壓電振子共振頻率方程 |
| 2.4 33k超聲壓電振子COMSOL有限元分析 |
| 2.4.1 壓電振子模型建立 |
| 2.4.2 壓電振子模態(tài)分析 |
| 2.4.3 壓電振子諧響應(yīng)分析 |
| 2.5 試驗設(shè)計方法 |
| 2.6 本章小結(jié) |
| 3.單片縱向壓電振子在溫度場下的機電性能演變 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 加溫下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理論模型 |
| 3.3 加溫下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微觀組織及物相分析 |
| 3.3.1 加溫試驗平臺 |
| 3.3.2 顯微結(jié)構(gòu) |
| 3.3.3 物相結(jié)構(gòu) |
| 3.4 不同溫度下單片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3電學(xué)參數(shù)的演變 |
| 3.4.1 溫度影響下的單片PZT-8等效電路模型 |
| 3.4.2 溫度對單片PZT-8動態(tài)電容C_1的老化影響 |
| 3.4.3 溫度對單片PZT-8動態(tài)電感L_1的老化影響 |
| 3.4.4 溫度對單片PZT-8動態(tài)電阻R_1的老化影響 |
| 3.5 不同溫度下單片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3機電性能演變 |
| 3.5.1 溫度對單片PZT-8諧振頻率f_s的老化影響 |
| 3.5.2 溫度對單片PZT-8有效機電耦合系數(shù)k_(eff)的老化影響 |
| 3.5.3 溫度對單片PZT-8機械品質(zhì)因數(shù)Q_m的老化影響 |
| 3.6 本章小結(jié) |
| 4.單片縱向壓電振子在一維力場下的機電性能演變 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 一維軸向壓力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理論模型 |
| 4.3 一維軸向壓力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微觀組織及物相分析 |
| 4.3.1 加力試驗平臺 |
| 4.3.2 顯微結(jié)構(gòu) |
| 4.3.3 物相結(jié)構(gòu) |
| 4.4 一維軸向壓力下單片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3電學(xué)參數(shù)的演變 |
| 4.4.1 單軸壓影響下單片PZT-8的等效電路模型 |
| 4.4.2 一維壓縮應(yīng)力對單片PZT-8動態(tài)電容C_1的老化影響 |
| 4.4.3 一維壓縮應(yīng)力對單片PZT-8動態(tài)電感L_1的老化影響 |
| 4.4.4 一維壓縮應(yīng)力對單片PZT-8動態(tài)電阻R_1的老化影響 |
| 4.5 一維軸向壓力下單片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的機電性能演變 |
| 4.5.1 一維壓縮應(yīng)力對單片PZT-8諧振頻率f_s的老化影響 |
| 4.5.2 一維壓縮應(yīng)力對單片PZT-8有效機電耦合系數(shù)k_(eff)的老化影響 |
| 4.5.3 一維壓縮應(yīng)力對單片PZT-8機械品質(zhì)因數(shù)Q_m的老化影響 |
| 4.6 本章小結(jié) |
| 5.復(fù)合棒超聲壓電振子在接觸界面的機電特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 接觸界面建模 |
| 5.3 激光加工接觸界面的表征 |
| 5.3.1 超聲壓電振子的裝配 |
| 5.3.2 激光加工接觸界面的工藝參數(shù) |
| 5.3.3 接觸界面微觀形貌表征 |
| 5.3.4 接觸界面粗糙度表征 |
| 5.4 復(fù)合棒超聲壓電振子在不同接觸界面下的機電特性分析 |
| 5.4.1 接觸界面粗糙度對復(fù)合棒壓電振子諧振頻率f_s的影響 |
| 5.4.2 接觸界面粗糙度對復(fù)合棒壓電振子有效機電耦合系數(shù)k_(eff)的影響 |
| 5.4.3 接觸界面粗糙度對復(fù)合棒壓電振子機械品質(zhì)因數(shù)Q_m的影響 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 6.復(fù)合棒超聲壓電振子在不同負載下的機電特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 負載分類 |
| 6.3 液體負載下復(fù)合棒超聲壓電振子的機電特性分析 |
| 6.3.1 液體負載試驗平臺 |
| 6.3.2 液面高度對復(fù)合棒壓電振子諧振頻率f_s的影響 |
| 6.3.3 液面高度對復(fù)合棒壓電振子有效機電耦合系數(shù)k_(eff)的影響 |
| 6.3.4 液面高度對復(fù)合棒壓電振子機械品質(zhì)因數(shù)Q_m的影響 |
| 6.4 固體負載下復(fù)合棒超聲壓電振子的機電特性分析 |
| 6.4.1 固體負載試驗平臺 |
| 6.4.2 力負載對復(fù)合棒壓電振子諧振頻率f_s的影響 |
| 6.4.3 力負載對復(fù)合棒壓電振子有效機電耦合系數(shù)k_(eff)的影響 |
| 6.4.4 力負載對復(fù)合棒壓電振子機械品質(zhì)因數(shù)Q_m的影響 |
| 6.5 本章小結(jié) |
| 7.結(jié)論與展望 |
| 7.1 主要結(jié)論 |
| 7.2 創(chuàng)新點 |
| 7.3 展望 |
| 參考文獻 |
| 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果 |
| 致謝 |
（2）鈮酸鉀鈉基陶瓷的壓電物性、電疇結(jié)構(gòu)及其1-3復(fù)合材料的研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符號說明 |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 壓電鐵電材料 |
| 1.1.1 壓電材料 |
| 1.1.2 鐵電材料 |
| 1.1.3 壓電材料與鐵電材料的關(guān)系 |
| 1.2 壓電陶瓷及研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 壓電陶瓷的鐵電性 |
| 1.2.2 壓電陶瓷的內(nèi)部結(jié)構(gòu) |
| 1.2.3 主要壓電陶瓷及研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.3.1 鉛基壓電陶瓷 |
| 1.2.3.2 無鉛壓電陶瓷 |
| 1.3 壓電陶瓷的制備和表征 |
| 1.4 壓電陶瓷的主要性能參數(shù) |
| 1.5 電疇 |
| 1.5.1 電疇的定義及研究意義 |
| 1.5.2 電疇的觀察方法 |
| 1.6 壓電復(fù)合材料 |
| 1.6.1 1-3壓電復(fù)合材料的定義及研究意義 |
| 1.6.2 1-3壓電復(fù)合材料的制備 |
| 1.7 論文概要 |
| 第二章 0.96(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_3-0.04(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_3陶瓷的相變、壓電物性和電疇結(jié)構(gòu) |
| 2.1 前言 |
| 2.2 實驗過程 |
| 2.3 實驗結(jié)果與討論 |
| 2.3.1 KNNS-xBNZ陶瓷的壓電性能和晶體結(jié)構(gòu) |
| 2.3.2 KNNS-0.04BNZ陶瓷的介電性能和鐵電性質(zhì) |
| 2.3.3 KNNS-0.04BNZ陶瓷的壓電溫度穩(wěn)定性 |
| 2.3.4 KNNS-0.04BNZ陶瓷的電疇結(jié)構(gòu) |
| 2.3.5 KNNS-0.04BNZ陶瓷的壓電性能的本征和非本征貢獻 |
| 2.4 本章結(jié)論 |
| 第三章 0.95(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_3-0.04(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_3-0.01BaZrO_3陶瓷的強壓電性和菱方-正交-四方相共存 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 實驗過程 |
| 3.2.1 樣品制備 |
| 3.2.2 樣品表征 |
| 3.3 實驗結(jié)果與討論 |
| 3.3.1 KNNS-0.04BNZ-xBZ陶瓷的強壓電性 |
| 3.3.2 KNNS-0.04BNZ-xBZ陶瓷的介電性能和晶體結(jié)構(gòu) |
| 3.3.3 KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的電疇結(jié)構(gòu) |
| 3.3.4 KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的強壓電性的原因分析 |
| 3.4 本章結(jié)論 |
| 第四章 0.96(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_3-0.03BaZrO_3-0.01(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_3陶瓷的良好壓電溫度穩(wěn)定性 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 實驗過程 |
| 4.2.1 樣品制備 |
| 4.2.2 樣品表征 |
| 4.3 實驗結(jié)果與討論 |
| 4.3.1 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的介電性質(zhì)和鐵電性能 |
| 4.3.2 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的晶體結(jié)構(gòu) |
| 4.3.3 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的壓電物性 |
| 4.3.4 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的電疇結(jié)構(gòu) |
| 4.3.5 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的良好溫度穩(wěn)定性的原因 |
| 4.4 本章結(jié)論 |
| 第五章 利用酸腐蝕方法對(Bi,Na)ZrO_3改性(K,Na)(Nb,Sb)O_3壓電陶瓷的不同溫度的電疇結(jié)構(gòu)的研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 實驗過程 |
| 5.2.1 陶瓷樣品的制備和表征 |
| 5.2.2 改進的酸腐蝕技術(shù) |
| 5.3 實驗結(jié)果與討論 |
| 5.3.1 KNNS-0.04BNZ陶瓷的物理性質(zhì) |
| 5.3.2 KNNS-0.04BNZ陶瓷的不同溫度的電疇結(jié)構(gòu) |
| 5.3.3 與電疇結(jié)構(gòu)和酸腐蝕相關(guān)的基本問題的討論 |
| 5.4 本章結(jié)論 |
| 第六章 良好壓電溫度穩(wěn)定性的1-3型(K,Na)NbO_3基陶瓷/樹脂復(fù)合材料 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 實驗過程 |
| 6.2.1 復(fù)合材料的制備 |
| 6.2.2 復(fù)合材料的表征 |
| 6.3 實驗結(jié)果和討論 |
| 6.3.1 1-3復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和諧振特性 |
| 6.3.2 1-3復(fù)合材料的物理性質(zhì)與比較 |
| 6.3.3 1-3復(fù)合材料的壓電溫度穩(wěn)定性 |
| 6.4 本章結(jié)論 |
| 第七章 總結(jié)和展望 |
| 7.1 總結(jié) |
| 7.1.1 本論文的主要內(nèi)容 |
| 7.1.2 本論文的主要成果 |
| 7.1.3 本論文的創(chuàng)新點 |
| 7.2 展望 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
| 發(fā)表論文及獲獎情況 |
| 英文論文一 |
| 英文論文二 |
| 學(xué)位論文評閱及答辯情況表 |
（3）有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料概述 |
| 1.3 有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的分類 |
| 1.3.1 薄膜型 |
| 1.3.2 織物型 |
| 1.3.3 多孔海綿型 |
| 1.3.4 其他類型 |
| 1.4 有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的制備 |
| 1.4.1 熔融復(fù)合 |
| 1.4.2 原位聚合 |
| 1.4.3 溶液混合 |
| 1.4.4 其他方法 |
| 1.5 有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用 |
| 1.5.1 傳感領(lǐng)域 |
| 1.5.2 電磁屏蔽領(lǐng)域 |
| 1.5.3 電熱驅(qū)動領(lǐng)域 |
| 1.6 本文的研究目標(biāo)與研究內(nèi)容 |
| 第2章 PVDF/CI和PVDF/CI/MXene壓電復(fù)合薄膜的制備與性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 實驗部分 |
| 2.2.1 實驗原料 |
| 2.2.2 PVDF/CI復(fù)合薄膜的制備 |
| 2.2.3 PVDF/CI/MXene復(fù)合薄膜的制備 |
| 2.2.4 表征方法 |
| 2.3 結(jié)果與討論 |
| 2.3.1 PVDF/CI復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)表征 |
| 2.3.2 PVDF/CI復(fù)合薄膜的拉伸性能和磁響應(yīng)性能 |
| 2.3.3 PVDF/CI復(fù)合薄膜的傳感性能 |
| 2.3.4 PVDF/CI復(fù)合薄膜的電磁屏蔽性能 |
| 2.3.5 PVDF/CI/MXene復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)及電磁屏蔽性能 |
| 2.3.6 PVDF/CI復(fù)合薄膜的磁-力-電耦合性能機理 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 第3章 PVDF/AgNWs/CNTs可穿戴織物的研制及性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 實驗部分 |
| 3.2.1 實驗材料 |
| 3.2.2 銀納米線(Ag NWs)溶液的合成 |
| 3.2.3 基于PVDF/AgNWs/CNTs導(dǎo)電織物的可穿戴傳感器的制備 |
| 3.2.4 表征方法 |
| 3.3 結(jié)果與討論 |
| 3.3.1 所合成的Ag NWs溶液和PVDF基復(fù)合材料的表征 |
| 3.3.2 PVDF基復(fù)合材料的疏水自清潔功能 |
| 3.3.3 PVDF基復(fù)合材料的電磁屏蔽性能 |
| 3.3.4 PVDF基復(fù)合材料的力傳感性能 |
| 3.3.5 PVDF基復(fù)合材料的人體監(jiān)測性能 |
| 3.4 本章小結(jié) |
| 第4章 PVDF/MXene/PI導(dǎo)電復(fù)合薄膜的制備及性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 實驗部分 |
| 4.2.1 實驗材料 |
| 4.2.2 MXene納米片的合成 |
| 4.2.3 PVDF/MXene/PI復(fù)合薄膜的制備 |
| 4.2.4 表征方法 |
| 4.3 結(jié)果與討論 |
| 4.3.1 所合成的MXene納米片的表征 |
| 4.3.2 PVDF/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的表征 |
| 4.3.3 PVDF/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)變傳感性能 |
| 4.3.4 PVDF/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的人體監(jiān)測性能 |
| 4.3.5 PVDF/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽性能 |
| 4.3.6 PVDF/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的電熱性能 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 第5章 PTFE/MXene/PI導(dǎo)電夾層驅(qū)動器的研制及性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 實驗部分 |
| 5.2.1 實驗材料 |
| 5.2.2 二維過渡金屬碳化物(MXene)納米片的合成 |
| 5.2.3 表征方法 |
| 5.3 結(jié)果與討論 |
| 5.3.1 MXene薄膜和PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的制備與表征 |
| 5.3.2 PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的機械穩(wěn)健性 |
| 5.3.3 PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的疏水自清洗性能 |
| 5.3.4 PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性和電磁干擾屏蔽性能 |
| 5.3.5 U型PTFE/MXene/PI驅(qū)動器的電加熱性能 |
| 5.3.6 S型PTFE/MXene/PI驅(qū)動器和基于PTFE/MXene/PI夾層結(jié)構(gòu)的四指夾持器 |
| 5.3.7 一種智能窗簾:屏蔽光和電磁輻射 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 第6章 柔性海綿/MXene/PBS導(dǎo)電復(fù)合材料的研制及性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 實驗部分 |
| 6.2.1 實驗材料 |
| 6.2.2 聚硼硅氧烷(PBS)的制備 |
| 6.2.3 MXene納米片的合成 |
| 6.2.4 MSMP納米復(fù)合材料的制備 |
| 6.2.5 表征方法 |
| 6.3 結(jié)果和討論 |
| 6.3.1 MXene納米片和PBS的合成和表征 |
| 6.3.2 MSMP納米復(fù)合材料的合成和表征 |
| 6.3.3 MSMP納米復(fù)合材料的力學(xué)性能 |
| 6.3.4 MSIMP納米復(fù)合材料的粘附性能 |
| 6.3.5 MSMP納米復(fù)合材料的防護和抗沖擊性能 |
| 6.3.6 MSMP納米復(fù)合材料的電磁屏蔽性能 |
| 6.3.7 基于MSMP運動防護服的研制 |
| 6.4 本章小結(jié) |
| 第7章 總結(jié)和展望 |
| 7.1 工作總結(jié) |
| 7.2 未來工作展望 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
| 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果 |
（4）基于激光燒結(jié)工藝的柔性足底壓力敏感元件研制及性能研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 緒論 |
| 1.1 課題研究的背景及目的和意義 |
| 1.1.1 課題研究背景 |
| 1.1.2 研究的目的及意義 |
| 1.2 柔性壓力傳感器的研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 足底壓力測量技術(shù)的發(fā)展 |
| 1.2.2 柔性壓力傳感器的研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.3 柔性壓力傳感器的性能參數(shù) |
| 1.2.4 柔性壓力傳感器可用材料的研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.5 柔性壓力傳感器的制造技術(shù)研究現(xiàn)狀 |
| 1.3 激光燒結(jié)技術(shù)研究現(xiàn)狀 |
| 1.3.1 激光燒結(jié)技術(shù)的原理及特點 |
| 1.3.2 激光燒結(jié)技術(shù)及燒結(jié)機理研究現(xiàn)狀 |
| 1.3.3 激光燒結(jié)技術(shù)可用材料研究現(xiàn)狀 |
| 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容 |
| 1.4.1 課題來源 |
| 1.4.2 主要研究內(nèi)容 |
| 1.4.3 技術(shù)路線 |
| 2 激光燒結(jié)柔性壓力敏感元件成型機理及傳感機制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光燒結(jié)柔性壓力敏感元件材料選取及可行性分析 |
| 2.2.1 壓力敏感元件柔性基體材料 |
| 2.2.2 壓力敏感元件導(dǎo)電填料 |
| 2.2.3 激光燒結(jié)熱塑性聚氨酯/碳納米管復(fù)合粉末可行性分析 |
| 2.3 激光燒結(jié)熱塑性聚氨酯/碳納米管復(fù)合粉末成型機理 |
| 2.3.1 激光空間傳播的能量分布 |
| 2.3.2 激光能量與粉末顆粒相互作用 |
| 2.3.3 熱塑性聚氨酯/碳納米管復(fù)合粉末激光燒結(jié)熔融過程分析 |
| 2.4 激光燒結(jié)柔性壓力敏感元件的傳感機制 |
| 2.4.1 多孔結(jié)構(gòu)敏感元件的傳感機理分析 |
| 2.4.2 激光燒結(jié)敏感元件模型構(gòu)建 |
| 2.4.3 激光燒結(jié)敏感元件數(shù)值仿真結(jié)果及分析 |
| 2.5 柔性壓力敏感元件電學(xué)特性分析 |
| 2.5.1 宏觀滲流理論 |
| 2.5.2 隧道效應(yīng)理論 |
| 2.6 碳納米管的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成及導(dǎo)電機制 |
| 2.6.1 碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)分析 |
| 2.6.2 碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)壓阻效應(yīng)機理 |
| 2.6.3 敏感元件變形對碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的影響 |
| 2.7 本章小結(jié) |
| 3 壓力傳感元件激光燒結(jié)原料的制備及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料與方法 |
| 3.2.1 實驗原料 |
| 3.2.2 實驗儀器 |
| 3.2.3 碳納米管氧化改性方法 |
| 3.3 氧化碳納米管化學(xué)結(jié)構(gòu)分析 |
| 3.3.1 氧化碳納米管表面官能團變化情況 |
| 3.3.2 碳納米管強酸氧化過程分析 |
| 3.3.3 氧化碳納米管形態(tài)變化情況 |
| 3.4 熱塑性聚氨酯/碳納米管復(fù)合材料的制備及性能分析 |
| 3.4.1 熱塑性聚氨酯/碳納米管復(fù)合粉末的制備 |
| 3.4.2 復(fù)合粉末微觀形貌分析 |
| 3.4.3 復(fù)合粉末的熱性能分析 |
| 3.4.4 激光燒結(jié)敏感元件加工溫度的確定 |
| 3.4.5 氧化碳納米管對復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響 |
| 3.5 本章小結(jié) |
| 4 激光燒結(jié)聚氨酯/碳納米管壓力敏感元件工藝及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性壓力敏感元件的制備設(shè)計方案 |
| 4.2.1 敏感元件的設(shè)計制造 |
| 4.2.2 激光燒結(jié)快速成型設(shè)備 |
| 4.2.3 材料表征方法與測試儀器 |
| 4.3 組分配比對TPU/MCNTs壓力敏感元件性能的影響 |
| 4.3.1 組分配比對TPU/MCNTs壓力敏感元件傳感性能影響 |
| 4.3.2 組分配比對TPU/MCNTs壓力敏感元件密度影響 |
| 4.4 LS工藝參數(shù)優(yōu)化對壓力敏感元件性能的影響 |
| 4.4.1 試驗方案設(shè)計 |
| 4.4.2 單一指標(biāo)試驗結(jié)果與分析 |
| 4.5 多指標(biāo)試驗結(jié)果與分析 |
| 4.5.1 綜合加權(quán)評價 |
| 4.5.2 實驗結(jié)果 |
| 4.5.3 試驗結(jié)果驗證 |
| 4.5.4 TPU/MCNTs壓力敏感元件性能對比 |
| 4.6 本章小結(jié) |
| 5 足底壓力敏感鞋墊的設(shè)計與實驗研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 壓力敏感鞋墊的設(shè)計及制作 |
| 5.2.1 足部三維模型的建立 |
| 5.2.2 壓力敏感鞋墊的設(shè)計和制作 |
| 5.3 壓力敏感鞋墊性能測試 |
| 5.3.1 壓力敏感鞋墊柔彈性測試 |
| 5.3.2 壓力敏感鞋墊標(biāo)定 |
| 5.3.3 靜態(tài)足底壓力測量實驗 |
| 5.3.4 足底壓力測量結(jié)果分析 |
| 5.4 激光燒結(jié)壓力敏感鞋墊在足底矯正的應(yīng)用研究 |
| 5.4.1 足底矯正的方法 |
| 5.4.2 矯正鞋底的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 |
| 5.4.3 鞋底結(jié)構(gòu)的二次優(yōu)化及足底壓力測試對比 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 結(jié)論 |
| 參考文獻 |
| 附錄 |
| 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 |
| 致謝 |
| 東北林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文修改情況確認表 |
（5）壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的動力學(xué)建模及非線性分析（論文提綱范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 課題研究背景 |
| 1.2 復(fù)合材料層合板簡介及動力學(xué)研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 復(fù)合材料層合板的研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.2 懸臂板動力學(xué)研究現(xiàn)狀 |
| 1.3 壓電懸臂結(jié)構(gòu)的動力學(xué)研究現(xiàn)狀 |
| 1.3.1 壓電效應(yīng)及壓電材料 |
| 1.3.2 壓電懸臂結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀 |
| 1.4 氣動力作用下層合板研究現(xiàn)狀 |
| 1.4.1 氣動力作用復(fù)合材料層合板動力學(xué)研究現(xiàn)狀 |
| 1.4.2 氣動力作用下壓電懸臂板研究現(xiàn)狀 |
| 1.5 課題來源 |
| 1.6 論文的研究內(nèi)容 |
| 第2章 橫向及面內(nèi)激勵作用下壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的動力學(xué)建模 |
| 2.1 建立經(jīng)典板壓電復(fù)合材料懸臂板運動方程 |
| 2.2 無量綱化動力學(xué)方程 |
| 2.3 利用Galerkin方法對動力學(xué)方程進行兩階離散 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 第3章 壓電復(fù)合材料懸臂矩形板1:2和1:3內(nèi)共振的非線性動力學(xué)研究 |
| 3.1 反對稱正交鋪設(shè)壓電懸臂板1:2內(nèi)共振分析 |
| 3.1.1 攝動分析 |
| 3.1.2 橫向外激勵幅值對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 3.1.3 面內(nèi)激勵幅值對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 3.2 反對稱角鋪設(shè)壓電懸臂板1:3內(nèi)共振分析 |
| 3.2.1 橫向外激勵幅值對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 3.2.2 阻尼系數(shù)對系統(tǒng)非線性振動特性影響 |
| 3.3 本章小結(jié) |
| 第4章 壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的發(fā)電性能研究 |
| 4.1 建立壓電復(fù)合材料層合懸臂板的力-電耦合方程 |
| 4.1.1 電壓與橫向位移的關(guān)系 |
| 4.1.2 橫向位移與電壓的關(guān)系 |
| 4.2 壓電復(fù)合材料層合懸臂板力-電耦合方程的攝動分析 |
| 4.3 輸出電壓的幅頻響應(yīng)分析 |
| 4.3.1 外激勵幅值的影響 |
| 4.3.2 阻尼系數(shù)的影響 |
| 4.4 不同阻尼系數(shù)對系統(tǒng)非線性振動行為的影響 |
| 4.5 本章小結(jié) |
| 第5章 數(shù)值模擬研究壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的非線性振動特性 |
| 5.1 利用Galerkin方法對動力學(xué)方程進行離散 |
| 5.2 橫向外激勵幅值對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 5.3 阻尼系數(shù)對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 5.4 壓電系數(shù)對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 5.5 本章小結(jié) |
| 第6章 氣動力作用下角鋪設(shè)壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的動力學(xué)建模及幅頻特性分析 |
| 6.1 建立高階板任意角鋪設(shè)壓電層合懸臂板非線性振動方程 |
| 6.2 利用Galerkin方法離散角鋪設(shè)懸臂板 |
| 6.3 固有頻率分析 |
| 6.4 幅頻響應(yīng)分析和盆地邊界圖 |
| 6.5 本章小結(jié) |
| 第7章 氣動力作用下角鋪設(shè)壓電復(fù)合材料懸臂矩形板1:2:3內(nèi)共振分析及數(shù)值模擬研究 |
| 7.1 攝動分析 |
| 7.2 來流速度對系統(tǒng)非線性振動特性的影響 |
| 7.3 本章小結(jié) |
| 結(jié)論 |
| 參考文獻 |
| 攻讀博士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 |
| 致謝 |
（7）PVDF基復(fù)合薄膜的制備及其壓電性能研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 壓電物理基礎(chǔ) |
| 1.2.1 壓電效應(yīng) |
| 1.2.2 壓電效應(yīng)微觀機理 |
| 1.3 柔性壓電材料概述 |
| 1.3.1 壓電聚合物材料 |
| 1.3.2 壓電復(fù)合材料 |
| 1.4 PVDF壓電薄膜概述 |
| 1.4.1 PVDF薄膜晶型和性能 |
| 1.4.2 PVDF薄膜的制備方法 |
| 1.4.3 PVDF薄膜的極化方式 |
| 1.5 本課題研究的目的及意義 |
| 1.6 本論文主要研究內(nèi)容 |
| 第二章 NaNbO_3/PVDF復(fù)合纖維膜的制備與壓電性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 實驗部分 |
| 2.2.1 實驗原料 |
| 2.2.2 實驗儀器 |
| 2.2.3 實驗步驟 |
| 2.2.4 測試與表征 |
| 2.3 結(jié)果與討論 |
| 2.3.1 NaNbO_3形貌與結(jié)構(gòu) |
| 2.3.2 NaNbO_3/PVDF復(fù)合纖維膜形貌與結(jié)構(gòu)分析 |
| 2.3.3 壓電性能分析 |
| 2.4 本章小結(jié) |
| 第三章 MXene/PVDF復(fù)合薄膜的制備與壓電性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 實驗部分 |
| 3.2.1 實驗原料 |
| 3.2.2 實驗儀器 |
| 3.2.3 實驗步驟 |
| 3.2.4 測試與表征 |
| 3.3 結(jié)果與討論 |
| 3.3.1 MXene形貌與結(jié)構(gòu)分析 |
| 3.3.2 MXene/PVDF復(fù)合薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)分析 |
| 3.3.3 MXene/PVDF復(fù)合薄膜的介電及鐵電性能 |
| 3.3.4 MXene/PVDF復(fù)合薄膜的壓電性能 |
| 3.4 本章小結(jié) |
| 第四章 MXene/PMMA/PVDF復(fù)合薄膜的制備與壓電性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 實驗部分 |
| 4.2.1 實驗原材料 |
| 4.2.2 實驗設(shè)備 |
| 4.2.3 實驗步驟 |
| 4.2.4 測試與表征 |
| 4.3 結(jié)果與討論 |
| 4.3.1 MXene/PMMA/PVDF復(fù)合薄膜的形貌與結(jié)構(gòu)分析 |
| 4.3.2 MXene/PMMA/PVDF復(fù)合薄膜的介電與鐵電性能分析 |
| 4.3.3 Mxene/PMMA/PVDF復(fù)合薄膜的壓電性能分析 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 第五章 結(jié)論 |
| 致謝 |
| 參考文獻 |
| 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文 |
（8）PVDF基1-3型壓電復(fù)合材料制備及性能研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 緒論 |
| 1.1 壓電材料概述 |
| 1.1.1 發(fā)展歷史 |
| 1.1.2 壓電效應(yīng) |
| 1.2 PVDF基聚合物的結(jié)構(gòu) |
| 1.2.1 PVDF的結(jié)構(gòu) |
| 1.2.2 P(VDF-TrFE)的結(jié)構(gòu) |
| 1.3 PMN-PT的結(jié)構(gòu)及性能 |
| 1.3.1 PMN-PT的結(jié)構(gòu) |
| 1.3.2 PMN-PT的性能 |
| 1.4 1-3型壓電復(fù)合材料概述 |
| 1.4.1 研究現(xiàn)狀 |
| 1.4.2 制備工藝 |
| 1.5 論文研究目的及研究內(nèi)容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究內(nèi)容 |
| 2 1-3型壓電復(fù)合材料的理論研究 |
| 2.1 連通結(jié)構(gòu)和耦合機理 |
| 2.2 1-3型復(fù)合材料的理論模型 |
| 2.3 1-3型復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)參數(shù) |
| 2.4 1-3型復(fù)合材料的極化機理 |
| 3 熱壓PVDF基聚合物的結(jié)晶性能研究 |
| 3.1 實驗材料和設(shè)備 |
| 3.2 實驗過程 |
| 3.3 實驗結(jié)果與討論 |
| 3.3.1 DSC分析 |
| 3.3.2 XRD分析 |
| 3.4 本章小結(jié) |
| 4 7孔1-3型壓電復(fù)合材料的制備及性能表征 |
| 4.1 實驗材料和設(shè)備 |
| 4.2 實驗過程 |
| 4.3 結(jié)果與討論 |
| 4.3.1 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形貌表征 |
| 4.3.2 復(fù)合材料的介電性能研究 |
| 4.3.3 復(fù)合材料的鐵電性能研究 |
| 4.3.4 復(fù)合材料的應(yīng)變性能研究 |
| 4.3.5 復(fù)合材料的壓電性能研究 |
| 4.3.6 復(fù)合材料的阻抗特性研究 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 5 12孔1-3型壓電復(fù)合材料的制備及性能表征 |
| 5.1 實驗材料及設(shè)備 |
| 5.2 實驗過程 |
| 5.3 結(jié)果與討論 |
| 5.3.1 復(fù)合材料的介電性能研究 |
| 5.3.2 復(fù)合材料的壓電性能研究 |
| 5.3.3 復(fù)合材料的阻抗特性研究 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 6 結(jié)論與展望 |
| 6.1 結(jié)論 |
| 6.2 展望 |
| 致謝 |
| 參考文獻 |
| 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果 |
（9）壓電晶片驅(qū)動的新型柔性微動平臺熱-壓電-力耦合分析與控制（論文提綱范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符號說明 |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 課題來源 |
| 1.2 課題研究背景及意義 |
| 1.3 壓電材料及其特性 |
| 1.4 壓電微驅(qū)動器及微動平臺 |
| 1.4.1 壓電微驅(qū)動器的分類 |
| 1.4.2 微動平臺的分類 |
| 1.5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 |
| 1.5.1 壓電彎曲驅(qū)動器 |
| 1.5.2 微動平臺 |
| 1.5.3 壓電微動系統(tǒng)控制方法 |
| 1.6 本文的主要研究內(nèi)容 |
| 第2章 壓電晶片驅(qū)動器的設(shè)計與建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 壓電材料的熱壓電本構(gòu)方程及其參數(shù)耦合 |
| 2.3 電場和熱電復(fù)合場下的壓電晶片驅(qū)動器撓度方程 |
| 2.3.1 電載荷下壓電晶片驅(qū)動器的靜力學(xué)彎曲特性分析 |
| 2.3.2 熱載荷下壓電晶片驅(qū)動器的靜力學(xué)彎曲特性分析 |
| 2.3.3 壓電晶片驅(qū)動器的靜力學(xué)撓度方程 |
| 2.4 壓電晶片驅(qū)動器靜力學(xué)模型仿真與實驗 |
| 2.4.1 熱電復(fù)合場檢測系統(tǒng)搭建 |
| 2.4.2 電載荷下靜力學(xué)改進模型的仿真與實驗 |
| 2.4.3 熱-壓電耦合靜力學(xué)改進模型的仿真與實驗 |
| 2.5 外部力載荷下的單層壓電晶片驅(qū)動器撓度方程 |
| 2.6 壓電晶片驅(qū)動器的設(shè)計與優(yōu)化 |
| 2.7 本章小結(jié) |
| 第3章 柔性壓電微動平臺的設(shè)計與靜力學(xué)建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔性壓電晶片微動平臺設(shè)計、制備及其工作原理 |
| 3.3 柔性壓電微動平臺的靜力學(xué)建模 |
| 3.3.1 柔性鉸鏈及其柔度矩陣 |
| 3.3.2 等效柔度矩陣及坐標(biāo)變換 |
| 3.3.3 熱-壓電-力耦合靜力學(xué)模型 |
| 3.4 柔性壓電微動平臺熱電復(fù)合場仿真及實驗驗證 |
| 3.4.1 檢測系統(tǒng)原理與搭建 |
| 3.4.2 仿真分析及實驗驗證 |
| 3.5 結(jié)構(gòu)尺寸變化對柔性壓電微動平臺輸出行程和固有頻率影響 |
| 3.5.1 結(jié)構(gòu)尺寸變化對輸出行程影響 |
| 3.5.2 結(jié)構(gòu)尺寸變化對固有頻率影響 |
| 3.6 輸入電壓受限時的柔性壓電微動平臺運動范圍 |
| 3.7 本章小結(jié) |
| 第4章 柔性壓電微動平臺熱-壓電-力耦合動力學(xué)建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性壓電微動平臺的動力學(xué)建模 |
| 4.2.1 拉格朗日方程 |
| 4.2.2 內(nèi)部各參數(shù)耦合關(guān)系 |
| 4.2.3 柔性壓電晶片微動平臺的動力學(xué)建模 |
| 4.3 溫度變化對柔性壓電微動平臺等效剛度和固有頻率影響 |
| 4.3.1 柔性壓電晶片微動平臺的固有頻率 |
| 4.3.2 溫度變化影響下的等效剛度和固有頻率 |
| 4.4 柔性壓電微動平臺動力學(xué)模型的仿真和實驗驗證 |
| 4.5 本章小結(jié) |
| 第5章 柔性壓電微動平臺的位姿解耦伺服控制與驗證 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于ESO的柔性壓電微動平臺滑模控制 |
| 5.2.1 變量轉(zhuǎn)換矩陣和溫度補償 |
| 5.2.2 滑?？刂频亩墩?/td> |
| 5.2.3 擴張狀態(tài)觀測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
| 5.2.4 基于擴張狀態(tài)觀測器的滑?？刂破髟O(shè)計 |
| 5.3 柔性壓電微動平臺位姿解耦伺服系統(tǒng)實驗驗證 |
| 5.3.1 位姿解耦伺服系統(tǒng)構(gòu)建與參數(shù)設(shè)置 |
| 5.3.2 電場及熱電復(fù)合場下的位姿解耦伺服控制實驗驗證 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 結(jié)論與展望 |
| 參考文獻 |
| 致謝 |
| 攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果及獎勵 |
| 附件 |
（10）鈦酸鉍鈉基鐵電材料的壓電、機電響應(yīng)和儲能行為的研究（論文提綱范文）
| 摘要 |
| ABSTRCT |
| 第1章 緒論 |
| 1.1 課題研究的目的及意義 |
| 1.2 壓電材料的概述 |
| 1.2.1 壓電效應(yīng) |
| 1.2.2 鐵電效應(yīng) |
| 1.2.3 電致應(yīng)變 |
| 1.2.4 介電性能 |
| 1.3 無鉛壓電陶瓷的簡介 |
| 1.3.1 BaTiO_3基無鉛壓電陶瓷 |
| 1.3.2 Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基無鉛壓電陶瓷 |
| 1.3.3 鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷 |
| 1.3.4 鎢青銅結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷 |
| 1.3.5 鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷 |
| 1.4 BNT基無鉛壓電陶瓷研究進展 |
| 1.4.1 壓電性能的研究 |
| 1.4.2 電致應(yīng)變性能的研究進展 |
| 1.4.3 電介質(zhì)儲能性能的研究進展 |
| 1.4.4 溫度穩(wěn)定性的研究進展 |
| 1.5 本課題的研究思路及內(nèi)容 |
| 第2章 樣品的制備及表征 |
| 2.1 陶瓷的制備 |
| 2.1.1 實驗原料 |
| 2.1.2 實驗工藝流程 |
| 2.2 陶瓷的結(jié)構(gòu)分析和性能表征 |
| 2.2.1 物相結(jié)構(gòu)分析 |
| 2.2.2 顯微結(jié)構(gòu)分析 |
| 2.2.3 介電性能表征 |
| 2.2.4 壓電性能表征 |
| 2.2.5 鐵電及應(yīng)變性能表征 |
| 2.2.6 擊穿強度性能表征 |
| 第3章 BNT基二元及三元體系的陶瓷的結(jié)構(gòu)和壓電機電性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BT NWs摻雜BNT基陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能研究 |
| 3.2.1 實驗過程 |
| 3.2.2 相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和拉曼光譜 |
| 3.2.3 介電性能 |
| 3.2.4 鐵電性能和電致應(yīng)變 |
| 3.2.5 溫度穩(wěn)定性 |
| 3.2.6 疲勞和頻率穩(wěn)定性 |
| 3.3 BCZT摻雜BNT基陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能研究 |
| 3.3.1 實驗過程 |
| 3.3.2 相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和拉曼光譜 |
| 3.3.3 介電性能 |
| 3.3.4 鐵電性能和電致應(yīng)變 |
| 3.3.5 溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性 |
| 3.4 BS摻雜BNT-6BT陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能研究 |
| 3.4.1 實驗過程 |
| 3.4.2 相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu) |
| 3.4.3 介電性能 |
| 3.4.4 鐵電性能和電致應(yīng)變 |
| 3.4.5 溫度穩(wěn)定性 |
| 3.5 本章小結(jié) |
| 第4章 0-3型復(fù)合BNT基陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 0-3型BNT-BKT: xZnO復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能研究 |
| 4.2.1 實驗過程 |
| 4.2.2 相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和拉曼光譜 |
| 4.2.3 介電性能 |
| 4.2.4 壓電性能、鐵電性能和電致應(yīng)變 |
| 4.2.5 溫度穩(wěn)定性 |
| 4.2.6 疲勞穩(wěn)定性 |
| 4.3 0-3型BNT-BT-KNN: xBiT復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能研究 |
| 4.3.1 實驗過程 |
| 4.3.2 相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和拉曼光譜 |
| 4.3.3 介電性能 |
| 4.3.4 鐵電性能和電致應(yīng)變 |
| 4.3.5 溫度穩(wěn)定性 |
| 4.3.6 頻率穩(wěn)定性和疲勞穩(wěn)定性 |
| 4.4 本章小結(jié) |
| 第5章 BNT基弛豫鐵電陶瓷的儲能行為研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CT-BS摻雜的BNT-BAT陶瓷的儲能行為研究 |
| 5.2.1 實驗過程 |
| 5.2.2 不同組分儲能性能 |
| 5.2.3 相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu) |
| 5.2.4 介電性能 |
| 5.2.5 不同電場下儲能性能 |
| 5.2.6 溫度、頻率和疲勞穩(wěn)定性 |
| 5.2.7 陶瓷電容器的儲能性能 |
| 5.2.8 陶瓷電容器的溫度穩(wěn)定性 |
| 5.2.9 陶瓷電容器的疲勞穩(wěn)定性 |
| 5.3 AN摻雜的BNT-SBT陶瓷的儲能行為研究 |
| 5.3.1 實驗過程 |
| 5.3.2 相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu) |
| 5.3.3 介電性能 |
| 5.3.4 不同組分下儲能性能 |
| 5.3.5 不同電場下的儲能性能 |
| 5.3.6 溫度、頻率和疲勞穩(wěn)定性 |
| 5.3.7 陶瓷電容器性能 |
| 5.3.8 陶瓷電容器的溫度穩(wěn)定性 |
| 5.4 本章小結(jié) |
| 第6章 總結(jié)與展望 |
| 6.1 總結(jié) |
| 6.2 展望 |
| 致謝 |
| 參考文獻 |
| 附錄 作者在讀研期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 |
四、組分材料特性對壓電復(fù)合材料性能的影響（論文參考文獻）
- [1]基于PZT-8縱向振動功率超聲振子機電特性研究[D]. 李婧. 中北大學(xué), 2021
- [2]鈮酸鉀鈉基陶瓷的壓電物性、電疇結(jié)構(gòu)及其1-3復(fù)合材料的研究[D]. 周春鳴. 山東大學(xué), 2021(11)
- [3]有機-無機雜化導(dǎo)電復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究[D]. 桑敏. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2021(09)
- [4]基于激光燒結(jié)工藝的柔性足底壓力敏感元件研制及性能研究[D]. 莊煜. 東北林業(yè)大學(xué), 2021
- [5]壓電復(fù)合材料懸臂矩形板的動力學(xué)建模及非線性分析[D]. 楊佳慧. 北京工業(yè)大學(xué), 2020
- [6]基于壓電納米發(fā)電機的柔性傳感與能量存儲器件[J]. 申茂良,張巖. 物理學(xué)報, 2020(17)
- [7]PVDF基復(fù)合薄膜的制備及其壓電性能研究[D]. 夏毓霜. 武漢理工大學(xué), 2020
- [8]PVDF基1-3型壓電復(fù)合材料制備及性能研究[D]. 張慧慧. 西安理工大學(xué), 2020(01)
- [9]壓電晶片驅(qū)動的新型柔性微動平臺熱-壓電-力耦合分析與控制[D]. 陳寧. 山東大學(xué), 2020(08)
- [10]鈦酸鉍鈉基鐵電材料的壓電、機電響應(yīng)和儲能行為的研究[D]. 王雷杰. 杭州電子科技大學(xué), 2020(04)
標(biāo)簽：復(fù)合材料論文; pvdf論文; 壓電薄膜傳感器論文; 壓電常數(shù)論文; 相變材料論文;