溶胶-凝胶法制备的高压电常数（Bi0.5Na0.5）1－xBaxTiO3系无铅压电陶瓷

测量了使用溶胶-凝胶工艺制备的(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(x=0.00，0.04，0.06，0.08,0.12)系陶瓷的介电、压电、铁电和热释电性能.由于使用了溶胶-凝胶工艺制备的粉料，因此所有样品的压电性能都得到了较大提高.其中(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO.3系陶瓷具有该系列最大的压电常数，d33=173×10-12C/N，与传统工艺相比，d33提高了近40%.同时，在一定范围内，随Ba含量的增加，材料的剩余极化Pr和矫顽场Ec逐渐减小，退极化温度逐渐降低.对于(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO.3系陶瓷，剩余极化和矫顽场分别为25μC/cm2和28kV/cm，退极化温度约为80℃. 关键词： 溶胶-凝胶 压电常数 剩余极化 矫顽场     

兰姆波锂电池极化电压优化实验*

为了降低极化对电池的影响,应用兰姆波技术对锂电池进行优化极化电压的实验。结合二阶电路模型,计算锂电池的极化电压,分析极化电压随各影响因素的变化关系。实验结果表明：当兰姆波的激发频率一定时,极化电压优化幅值随加在压电陶瓷两端的激发电压的增大而增大,呈线性变化;当兰姆波的激发电压保持不变时,极化电压优化幅值与加在压电陶瓷两端的激发频率不成线性关系,而是在某一共振激发频率内达到最优。     

溶胶-凝胶法制备的高压电常数(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3系无铅压电陶瓷

测量了使用溶胶 凝胶工艺制备的 (Bi0 5Na0 5) 1 -xBaxTiO3(x =0 0 0 ,0 0 4 ,0 0 6 ,0 0 8,0 12 )系陶瓷的介电、压电、铁电和热释电性能 .由于使用了溶胶 凝胶工艺制备的粉料 ,因此所有样品的压电性能都得到了较大提高 .其中(Bi0 5Na0 5) 0 94 Ba0 0 6 TiO3系陶瓷具有该系列最大的压电常数 ,d33=173× 10 - 1 2 C N ,与传统工艺相比 ,d33提高了近4 0 % .同时 ,在一定范围内 ,随Ba含量的增加 ,材料的剩余极化Pr 和矫顽场Ec 逐渐减小 ,退极化温度逐渐降低 .对于 (Bi0 5Na0 5) 0 94 Ba0 0 6 TiO3系陶瓷 ,剩余极化和矫顽场分别为 2 5 μC cm2 和 2 8kV cm ,退极化温度约为 80℃ .     

高居里温度铋层状结构钛钽酸铋(Bi_3TiTaO_9)的压电、介电和铁电特性

随着现代信息技术的飞速发展,压电材料的应用范围进一步拓展,使用的温度环境越来越严苛,在一些极端环境下对压电材料的服役性能提出了新的挑战.因此研究具有高居里温度同时具有较强压电性能的压电材料,是迫切需要解决的问题.本文利用普通陶瓷工艺制备了高居里温度铋层状结构钛钽酸铋Bi_3TiTaO_9+x wt.%CeO_2(x=0—0.8,简写为BTT-10xCe)压电陶瓷,研究了钛钽酸铋陶瓷的压电、介电和铁电特性.压电特性研究表明,稀土Ce离子的引入可以提高BTT陶瓷的压电性能, BTT-6Ce (x=0.6)陶瓷具有最大的压电系数d33～16.2 pC/N,约为纯的BTT陶瓷压电系数(d33～4.2 pC/N)的4倍.介电特性研究显示, BTT和BTT-6Ce (x=0.6)陶瓷均具有高的居里温度, T_C分别为890℃和879℃,同时稀土Ce离子的引入降低了BTT陶瓷的高温介电损耗tand.铁电特性研究表明,稀土Ce离子的引入提高了BTT陶瓷的极化强度.在180℃温度下和110 kV/cm的电场驱动下, BTT和BTT-6Ce (x=0.6)陶瓷的矫顽场Ec分别为53.8 kV/cm和57.5 kV/cm,剩余极化强度Pr分别为3.4μC/cm~2和5.4μC/cm~2.退火实验显示:稀土Ce离子组分优化的BTT压电陶瓷经800℃的高温退火后,仍具有优异的压电性能温度稳定性.研究结果表明, BTT-6Ce (x=0.6)陶瓷兼具高的居里温度T_c约为879℃和强的压电性能d33约为16.2 pC/N、较好的压电性能温度稳定性,是一类压电性能优异的高温压电陶瓷.     

几种压电陶瓷在极化时声发射特性研究

压电陶瓷是多畴压电材料,在极化之前从宏观上看并不显压电性;通过在直流电场中的极化可以使其电畴作定向排列,从而使陶瓷显压电性.采用声发射技术监测压电陶瓷极化时有无声发射产生和声发射的情况,可以掌握压电陶瓷在极化过程中电畴的动态特性;这对于研究压电陶瓷的电畴结构和极化工艺将是有益的。     

Na1/2Bi1/2TiO3体系的电子结构与极化特性

采用自洽场离散变分X_α计算方法,研究了ABO₃型钙钛矿结构无铅压电陶瓷Na_1/2Bi_1/2TiO₃体系的电子结构,分析了A,B位元素取代对Na_1/2Bi_1/2TiO₃压电陶瓷极化性能的影响.结果表明:NBT体系压电陶瓷材料存在自发极化,B位离子位移使铁电性增强,Ba,Sr与Mn离子A,B位复合取代可降低矫顽场、提高自发极化强度,从而提高材料的铁电性能,并通过实验对此结论进行了验证.     

A位等价与非等价取代对(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷极化的影响

研究了在铌酸钾钠基陶瓷中,A位等价与非等价取代对陶瓷极化温度和极化电场的影响,结果表明:A位等价取代的陶瓷对极化温度和极化电场没有强烈依赖性,可以使极化足够充分,能有效提高铌酸钾钠基陶瓷的压电性能;相反,A位非等价取代的陶瓷对极化温度和极化电场敏感,容易击穿,极化不充分,限制了铌酸钾钠基陶瓷的压电性能. 关键词： 铌酸钾钠 极化 压电     

结构参数对偶极声波换能器谐振频率的影响

偶极横波远探测技术在我国复杂地质结的构油气勘探中具有十分广阔的应用前景。换能器的工作频率直接影响声波测井的探测深度。本文对正交偶极声波测井换能器弯曲模态的谐振频率进行了解析计算,并利用有限元方法研究了其结构参数对谐振频率的影响。计算结果表明:当压电陶瓷片的长度增加时,换能器一阶谐振频率先降低后升高,三阶谐振频率先升高再降低之后又上升;当金属基片厚度增加时,换能器一阶与三阶谐振频率均升高;当压电陶瓷片厚度增加时,换能器谐振频率的变化方向与幅度还与压电陶瓷片长度等其他参数相关,有可能升高或降低。     

随钻声波测井圆弧状压电阵子的有限元分析*

圆弧状压电阵子是随钻声波测井仪发射换能器的核心部件。利用有限元法对圆弧状压电阵子进行了设计分析,结果表明20 kHz以下频率范围内主要存在弯曲振动模态及径向振动模态,且径向振动模态能够满足随钻声波单极测量模式的工作频率要求。针对径向振动模态,数值模拟了几何尺寸对压电阵子声学性能参数的影响。圆弧状压电阵子的谐振频率随着陶瓷片厚度的增大而升高;随着陶瓷片高度、半径及张开角的增大而降低。圆弧状压电阵子的最大发射电压级幅值随着陶瓷片厚度、张开角的增大而降低;随着半径的增大而升高;随着陶瓷片高度的增大,最大发射电压级幅值先升高后逐渐降低。以外径为6.75 in的钻铤为例,最优化设计了圆弧状压电阵子的尺寸,使其满足钻铤模式波隔声阻带中心频率的要求,同时保证了压电阵子具有最大发射电压级。数值模拟结果可以对随钻声波测井仪发射换能器设计起到良好的指导作用。     

压电陶瓷及其应用

论述了压电陶瓷历电性的物理机理，并介绍压电陶瓷的应用．     

压电陶瓷压电特性的激光调制法测量研究

介绍可测量压电陶瓷压电特性的激光干涉调制测量方法.采用相干检测原理对信号进行提取,不仅可以抑制噪声对干涉信号的影响,而且还可以大大降低光电探测器和电路的1/f噪声.与通常干涉仪测量方法相比,这种方法具有测量灵敏度高等优点.利用该方法对压电陶瓷压电特性进行了测量,讨论了激励电压信号的频率、幅度对压电陶瓷压电常数d₃₁的影响,并对其压电迟滞曲线进行了测量.     

CaCu3Ti4O12 陶瓷松弛损耗机理研究

CaCu₃Ti₄O₁₂介电损耗较大且损耗机理尚不明确, 因此限制了其应用.本文采用固相法和共沉淀法合成CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 利用宽带介电温谱研究在交流小信号作用下, 双Schottky势垒耗尽层边缘深陷阱的电子松弛过程、 载流子松弛过程以及CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电损耗性能. 研究发现, 在低频下以跳跃电导和直流电导的响应为主, 而高频下主要为深陷阱能级的松弛过程所致, 特别是活化能为0.12 eV的深陷阱浓度, 这是决定CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高频区介电损耗的重要因素.降低直流电导, 有利于降低低频区介电损耗; 而高频区介电损耗的降低, 需要降低深陷阱浓度或增大晶粒尺寸. 共沉淀法制备的CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 有效降低直流电导及控制深陷阱浓度, 介电损耗降低明显. 关键词： 3Ti₄O₁₂陶瓷')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷 介电损耗 松弛过程 Schottky势垒     

多光子J-C模型中频率随时间变化场的反聚束效应

利用多光子J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场的反聚束效应.利用数值计算方法给出反映场反聚束效应的二阶关联函数随时间的演化曲线.研究结果表明:场二阶关联函数的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值 u越大调制作用越强,在场频率振荡的幅值u大于一定值后,场二阶关联函数随时间的演化呈现出周期性振荡特性,其振荡周期与场频率变化的周期一致.     

光刻物镜中压电陶瓷驱动器的动态性能研究

针对压电陶瓷在光刻机投影物镜中作为像质补偿镜组促动器的特定应用要求,对一种以集成运算放大器构成的压电陶瓷驱动器的动态性能进行了研究.首先,针对驱动器系统中集成运放固有频率特性对动态性能的影响进行了分析,确定了外部补偿网络的参量.然后,针对驱动器系统大容性负载对动态性能的影响进行了分析,提出了隔离电阻的补偿方法.最后,讨论了驱动器系统中寄生电容对动态性能的影响.计算表明:补偿后的压电陶瓷驱动器系统相位裕量为79 °,阶跃响应无超调量,调节时间为5 μS.基本满足压电陶瓷在光刻物镜中作为像质补偿镜组促动器的稳定性强、响应快速、超调量小等动态要求.     

场频率随时间变化对原子偶极压缩效应的影响

利用J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过单光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中原子算符Sy压缩效应的演化规律.利用数值计算方法给出压缩量随时间的演化曲线.研究结果表明:原子算符压缩效应的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值u越大调制作用越强.随场频率变化的幅值u的增大,压缩效应减弱.在场频率振荡的幅值u大于一定值后,压缩量将按场频率周期性的变化规律作周期性振荡,     

原子与频率随时间变化场相互作用系统中场熵的演化

利用多光子Jaynes-Cummings模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场熵的演化规律.利用数值计算方法给出场熵随时间的演化曲线.研究结果表明:场熵的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值u越大调制作用越强,在场频率振荡的幅值u大于一定值后,场熵将按场频率周期性的变化规律作周期性振荡.     

多光子J C模型中频率随时间变化场的压缩效应

利用多光子J C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场的压缩效应.利用数值计算方法讨论了场频率变化的幅值和角频率、以及光场强度对场压缩效应的影响.结果表明：随场频率变化的幅值增大,场压缩效应增强;随光场初始平均光子数的增加,场压缩效应减弱.场正交分量的均方涨落随时间的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率变化的幅值越大调制作用越强.     

陶瓷颗粒烧结过程中气孔的扩散转移

用扩散界面相场模型研究陶瓷烧结过程中五球模型内部的气孔扩散与演化过程。采用一组随时间和空间连续变化的取向场变量和浓度场变量来表征烧结过程微结构特征,并分别用Ginzburg-Laudau动力学方程和Cahn-Hilliard动力学方程描述取向场变量和浓度场变量随时间的演化。计算模拟结果表明,陶瓷颗粒间的气孔主要是通过晶界向较大的气孔扩散聚集和颗粒外部空间扩散,这些结果与已有的陶瓷颗粒烧结实验和理论结果相符合,揭示了陶瓷颗粒烧结致密化过程的本质。     

掺杂型聚合物的电晕极化特性及其机理研究

实验研究了聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)掺杂生色团分散红DR19的电光聚合物的电晕极化特性.结合吸收光谱法和显微镜形貌分析了极化电压、极化温度以及极化时间对极化效果的影响.理论和实验分析得出极化电压增大可以增大聚合物内部极化电场,但电压过大会引起薄膜击穿而降低极化效果;而极化温度升高可以增大分子取向力,但在聚合物玻璃化温度以上会导致相分离;极化时生色团分子的取向随时间增大并逐渐达到动态平衡.实验结果表明:表征极化效果的序参数随极化电压的增大而先增大后减小,随极化温度的升高而先增大后减小,随极化时间的增长先增大后趋于稳定.     

直流老化对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

在电场为3.5 kV/cm的条件下, 对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷进行了60 h的直流老化, 研究了老化过程对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷介电性能和电气特性的影响. J-E特性测试结果表明, 直流老化导致CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷击穿场强、非线性系数和势垒高度明显降低. 介电性能测试结果表明, 低频介电常数和介电损耗明显增大, 并且介电损耗随频率的变化遵从Debye弛豫理论, 可分解为直流电导损耗和弛豫损耗, 直流老化主要导致了电导损耗的增加. 在低温233 K, 介电损耗谱中出现两个弛豫峰, 其活化能分别为0.10, 0.50 eV, 认为对应着晶粒和畴界的弛豫过程, 且不随直流老化而变化. 通过电模量谱对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的弛豫过程进行了表征, 发现直流老化导致的界面空间电荷在外施交变电场的作用下符合Maxwell-Wagner极化效应, 并在低频区形成新的弛豫峰. 在高温323-473 K的阻抗谱中, 晶界弛豫峰在直流老化后明显向高频移动, 其对应的活化能从1.23 eV 下降到0.72 eV, 晶界阻抗值下降了约两个数量级. 最后, 建立了CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的阻容电路模型, 分析了介电弛豫过程与电性能之间的关联.