测量细微直径压电高铝球石压电性能的方法

　　随着1-3型压电复合材料研究的不断深入，其性能的优越性逐渐体现出来，特别是构造出具有正交异性的1-3型压电复合材料后，在传感和驱动领域有着更广阔的应用 前景。据目前的研究资料表明，制约1-3型压电复合材料性能的原因主要有两方面，一是制备复合材料所用的聚合物的性能，二是压电的性能。然而在同等条件下，压电的 性能越好的复合元件，其综合性能就越好。压电的性能对1-3压电复合材料元件的性能起着致关重要的作用。寻求性能更好的压电成为了当前研究的焦点，同时如何测量新 型压电的压电性能也成了研究与生产过程中遇到的重要问题。

　　高铝球石复合微滤膜的制备工艺及性能表征，其中主要包括高铝球石的选择、可控长径比的高铝球石制备及分散工艺、高铝球石膜支撑体的制备、膜组分配方及各组 分配比对材料性能的影响、高铝球石膜的真空抽滤成型工艺及各工艺参数对膜材料性能的影响等。以传统固相法制备的0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)O3–0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 (PNN–PZT)压电高铝球石粉体为原料，采用挤压成型工艺制备含Pt金属芯压电高铝球石。以PbTiO3作为保护粉体，对坯体进行1200℃不同时间(0.5、1.0h和2.0h)的烧结 处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪和铁电分析仪等研究了烧结时间对微观结构、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在烧结时间范围内制备的压 电高铝球石为单一钙钛矿结构，未发现焦绿石相或其他杂相;随烧结时间增加，高铝球石晶粒尺寸增大，压电和铁电性能明显提高。在1200℃保温2.0h制备的压电高铝球 石电学性能较好，压电常数(d31)、相对介电常数(εr)、介电损耗(tanδ)和矫顽场(Ec)分别为–145pC/N、3313、2.6%和0.27kV/mm。介电温谱结果表明:该高铝球石的 特征Curie温度为125℃，峰值相对介电常数为8093。

　　采用挤压法和活性炭模板法两种不同的方法制备压电高铝球石，其中以挤压法为主要制备方法，该种方法制备的压电高铝球石直径为250μm，长度可达150mm，压电 性能优良。活性炭模板法制备的压电直径远小于挤压法，仅25μm，且表面光滑而平直，可自动成束，是一种值得深入研究的制备方法。提出了一种测量细微直径压电高铝 球石压电性能的方法。用压电材料的基本理论来研究了压电高铝球石的性能特点；分析了当前的几种压电性能常数测量方法的优缺点，为测量新型压电高铝球石的压电性 能常数提供参考。基于1-3压电复合材料的细观力学模型的均匀场理论，提出了一种测量新型压电高铝球石的压电应力常数的方法。使用有限元软件对设计的测量方案中的 关键结构的参数进行了模拟研究，找到能够满足测量要求的测试条件。

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