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浅谈聚合物压电陶瓷

众所周知,压电陶瓷材料是指材料在外力作用下产生电流,或反过来在电流作用下产生力或变形的一种功能材料,压电复合材料是近几十年来聚合物基体按照一定的连接方式,一定的体积或质量比例和一定的空间几何分部复合而成。由于这种复合材料不仅兼有组成复合材料各组分的性能,而且某种性能将达到大幅度的提高。传统的压电陶瓷PZT(锆钛酸铅)等,由于密度高,声阻抗大,性脆,不能制成大面积薄片和复杂的形状,以及不易与水和人体等轻质负载匹配的特点。但存在压电常数低,有强的各项导性以及极化困难等缺点。压电复合材料则克服了两者的不足,而具有强压电性,脆性低,密度和介电系数低,易制得大面积薄片以及复杂形状制品,制造工艺简单等优点。$$聚合物电压陶瓷复合材料的性能不仅与材料的组成成份,各组分的比例有关,而且与两相的连通形式关系密切。按照两相材料的不同连接方式,聚合物压电陶瓷复合材料有10种类型,按照第一个数字代表压电陶瓷的连通维数,第二个数字代表聚合物的连通维数,即...  (本文共2页) 阅读全文>>

《化学教学》1991年05期
化学教学

压电陶瓷应用简介

也许您对压电陶瓷这个名字感到很陌生,可实际上它早已伴随着您,在您的身边不知疲倦地为您服务着。如:电唱机上用的拾音器、煤气灶上的打火器、照相机闪光灯上的触发器等,这些均是压电陶瓷的杰作。压电陶瓷是一种具有压电特性的陶瓷材料,它具备机械能、电能相互转变的压电效应。其品种繁多,主要有:钛酸钡陶瓷、锆钛酸铅陶瓷、铌酸钠锂陶瓷、铌酸铅锶铋陶瓷等。 压电陶瓷的应用极其广泛,其中最有价值的是用于制造“声纳”。 在现代的军舰、远洋海轮、捕鱼船上都装有被称为“声纳”的“水下雷达”电子设备,人们常把它称为“水下顺风耳”。声纳是利用超声波在水中进行通信和探测的一种仪器,它的发射器和接收元件都是压电陶瓷制成的。由于预先在强电场下处理过它具有正负极性,在电场作用下会伸长或缩短,在交变电场下能振动,振动在声频范围就发出声音,在共振频率时它能发生很强的声波,能传几海里以至几十海里远,碰到障碍物就能反射回来,而用压电陶瓷制成的接收器便接收这些反射回来的声波,并...  (本文共2页) 阅读全文>>

《大学物理实验》2017年01期
大学物理实验

气流与温度对压电陶瓷正压电效应影响

压电陶瓷可以将机械能转化为电能,这种特性称为正压电效应。将电能转化为机械能称为逆压电效应。现实生活中利用压电陶瓷正压电效应可以制作成压电式加速度传感器,压电式测力传感器,压电式频率计等。即通过测量压电陶瓷两端电压再根据相应公式计算实现功能。压电陶瓷在使用过程中,由于周围温度、气流会影响压电陶瓷的正常工作,造成其两端产生额外的电压信号,对数据结果造成干扰。实验通过改变压电陶瓷周围温度和垂直气流大小,研究压电陶瓷两端电压的变化情况,从而了解外界环境对压电陶瓷特性的影响,使压电陶瓷的应用更加广泛[1-5]。1压电陶瓷原理与特性1.1压电常数压电陶瓷是一种多晶体,经过极化处理之后,便具有了压电特性。其中,压电常数是评判压电陶瓷压电性质好坏的主要标准。压电常数d33是表征压电材料性能的最常用的参数之一,陶瓷的压电常数越高,压电性能越好,下标中的第一个数字指的是电场方向,第二个数字指的是应力或应变方向,‘33’表示极化方向与测量时施加的力的...  (本文共3页) 阅读全文>>

《煤炭技术》2017年05期
煤炭技术

圆形压电陶瓷径向振动的研究

0引言换能器是能量转化的重要器件,因它可以实现电能/机械能之间的相互转化,从而能够应用到工程实际中。压电换能器的核心部件是压电陶瓷,压电陶瓷因其高精度、低耗能、控制简便等优点而得以在换能器中得到广泛应用。压电陶瓷激励频率选取直接影响换能器的性能,因此,开展对压电陶瓷共振频率的研究非常有必要。文中对压电陶瓷径向振动共振频率进行了分析,研究了压电陶瓷上不同区域的谐响应,不同厚径比对共振频率的影响规律,通过理论和试验结果对比ANSYS仿真,验证了有限元分析压电陶瓷共振频率结果的正确性和有效性。1 压电陶瓷数值分析1.1 压电陶瓷有限元模型建立文中分析选用的压电陶瓷片是PZT-4,规格尺寸为15 mm×2 mm,压电陶瓷网格划分单元类型是solid5单元,压电陶瓷进行有限元分析时,需要输入的材料属性有压电常数矩阵、介电常数矩阵、刚度矩阵、密度、泊松比、弹性模量。压电陶瓷模型建立前进行如下假设:(1)对压电陶瓷表面施加Y向的径向电场,施加...  (本文共3页) 阅读全文>>

《功能材料信息》2013年02期
功能材料信息

压电陶瓷,我身边的朋友

朋友,也许你正在开启自动点火煤气灶,或许你正在为点香烟而启动便携式打火机,那么压电陶瓷部件就正在为你服务。当你打开电视机看电视时,打开收音机听广播时,当你为改善环境开启加湿器时,当你在用超声按摩器美容、健身时,当你用B超仪检查身体时,当盲人兄弟阅读盲文或手持探路杖过街时,其中的压电陶瓷部件就在为你服务。在国防、航天、工业,空中、水下……都有压电陶瓷部件为人类服务。真可谓:压电陶瓷就在我们身边。陶瓷是一个古老的名称,种类繁多。那么冠有陶瓷二字的压电陶瓷与传统陶瓷有何不同,压电陶瓷为何有诸多应用,它有哪些宏观特性,有何功能效应,产生独特功能效应的内在本质是什么,这也许会引起人们的思索的兴趣。压电陶瓷是多晶粒集合体,即是由众多小晶粒组合而成。小晶粒之间交界处为之晶界,每一个小晶粒内就是一颗单晶体。构成压电陶瓷的这种特定结构的单晶体中的每一个单元晶胞内有一个奇怪的东西,在学术上称之为自发极化。所谓自发极化就是正负电荷中心不重合的电偶极矩...  (本文共2页) 阅读全文>>

《压电与声光》2012年04期
压电与声光

压电陶瓷圆环径向厚度振动分析

0引言现有圆柱形压电换能器通常采用其径向振动模态工作,其工作频率与圆环的半径成反比,频率越高其半径就越小,由于小尺寸的压电圆环难以加工,该类换能器工作频率一般在100kHz以下,更高的频率很难实现。由于圆环的径向厚度振动比径向振动频率高很多,因此本文提出利用圆环的径向厚度振动模态来提高圆柱形换能器的工作频率。目前,压电圆环的径向厚度振动的研究较少,相关的研究主要集中在其径向振动的分析。ChiHung Huang[1]等人对压电圆环的几种振动模态进行了详细分析,通过求解压电圆环振动位移推导其径向振动、剪切振动和轴向振动的频率方程,但未进行其径向厚度振动的分析。林书玉[2]应用等效电路图法分析了压电陶瓷和金属双套环换能器的径向振动,但也未涉及径向厚度振动。早期创立的薄膜[3]和薄壳理论只能处理一些薄壁及纵向和径向尺寸比高度大几个数量级的理想情形,从而给实际应用带来不便。为了完善相关理论,本文对压电陶瓷圆环的径向厚度振动进行了研究,并...  (本文共4页) 阅读全文>>