AgNbO_3压电纳米材料压-电-化学耦合研究

采用水热法合成了AgNb0_3压电纳米材料,表征了其压-电-化学耦合用于机械催化的物理机理.该耦合是压电效应和电化学氧化还原效应的乘积效应.经历60 min的机械振动后,AgNb0_3纳米材料机械催化振动降解罗丹明B(～5mg/L)的降解率达70%以上.压-电-化学耦合效应的中间产物——强氧化的羟基自由基也被检测到,这表明压-电-化学耦合效应在实现机械催化过程中的关键作用.经过5次回收再利用,AgNb0_3纳米材料的机械催化活性无明显降低.AgNb0_3压电纳米材料具有高的压-电-化学耦合、高的机械催化降解率、可多次重复使用等优点,在振动降解有机染料方面具有重要的应用前景.     

磁致伸缩/压电叠层复合材料磁-机-电耦合系数分析

分析和推导了磁致伸缩/压电叠层复合材料的机-电耦合系数、磁-机耦合系数及磁-电耦合系数与磁致伸缩层和压电层性能参数及几何参数之间的关系.进一步分析表明,叠层复合材料低频时的磁电电压系数正比于磁-电耦合系数,谐振时的磁电电压系数正比于磁-电耦合系数与机械品质因素的乘积;磁电电压系数还与复合结构的本征阻抗有关,本征阻抗越大磁电电压系数越大.通过性能差异较大的Terfenol-D和FeNi基弹性合金分别与压电材料PZT5-H和PZT8相互组合构成复合材料的比较分析,进一步阐明了磁电复合材料磁-电耦合系数和机械品 关键词： 磁电效应 磁-机-电耦合系数 磁致伸缩材料 压电材料     

电泳辅助制备伪1-3陶瓷/聚合物压电复合材料

1-3压电复合材料的压电、介电及铁电性能要远远优于0-3压电复合材料.在制备传统的0-3复合材料过程中引入电泳技术,使得压电颗粒在聚合物基体中取向排列,制备得到伪1-3复合材料.实验结果表明:在制备PZT/环氧树脂0-3复合压电材料固化过程中,采用500 V/mm,4 kHz的电场对其进行电泳辅助取向,可使得颗粒呈现珍珠串状排列,得到伪1-3复合材料;其压电、介电、铁电性能均比原来的0-3复合材料有显著的提高.电泳辅助制备技术用于制备伪1-3复合压电材料具有操作简单、成本低廉、压电、介电、铁电性能显著提高等优点,在智能传感领域具有很好的实际应用前景.     

可调谐激光晶体GSGG∶Cr3+在低温下光谱压致移位的理论研究

采用单组态坐标模型,应用由对角化d3能量矩阵而获得的波函数,同时考虑了自旋-轨道相互作用和电-声子耦合,并定量计入了4T2与2T1各电子态对R线的影响以及局域压缩率和整体压缩率之间的差异,从微观的角度,研究了GSGG∶Cr3+低温下光谱结构的特点以及压力导致的R1线和4T2宽带的移位.理论计算的结果与实验符合较好,R线的常压位置及其分裂、R1线的压致移位及其"反转"现象和4T2宽带的压致移位都得到了合理的解释.     

磁铁/压电双晶片复合材料磁电耦合性能的优化设计

本文采用弹性力学的方法,基于压电方程,给出了磁铁/压电双晶片(Bimorph)复合材料磁电耦合系数的理论表达式,并选取不同的结构参数和材料参数对其磁电耦合系数进行了数值计算.研究表明:Bimorph存在最佳的压电层厚度,使得磁铁/Bimorph复合材料的磁电耦合系数达到最大;金属层材料和压电相材料也均会影响磁铁/Bimorph复合材料的磁电耦合系数.该研究结果为磁铁/Bimorph复合材料的优化设计、实际应用提供了有益的理论指导.     

磁电复合材料的制备和理论分析

压磁-压电复合材料是一种新型的多功能材料,兼具压电性和压磁性,磁电耦合效应远高于单相材料。本文介绍了磁电复合材料的制备方法和理论问题,涉及了磁电复合材料中的缺陷影响,提出了今后的发展方向。     

电-声子耦合强度对量子点系统噪声的影响

利用Lang-Firsov正则变换和Keldysh非平衡格林函数方法研究了低温下具有电子-声子相互作用的量子点系统的噪声.我们特别注意了电-声子耦合强度的变化对量子点系统噪声的影响.数值结果表明:随着电-声子耦合强度的增大,系统的噪声增大,同时微分噪声谱中会出现一系列的声子伴带峰,峰的高度和数目对电-声子耦合强度的变化非常敏感.我们也研究了系统的Fano因子,它显示系统噪声对肖特基(Schottky)公式的偏离.在高偏压区,Fano因子随着电-声子耦合强度的增大而增大.     

室温稳定的二维铁电材料:CulnS_2P_6及其异质结构（英文）

二维铁电材料有助于实现半导体性质与非易失存储特性在微纳尺度上的有机结合,在高集成化电子器件、光电器件、能量收集、及机电耦合系统等领域展现出巨大的应用潜力。二维铁电材料的层状结构,保证了原子层间的可剥离性,为从理论和实验上探索超薄极限下的铁电性质提供理想的研究平台。考虑到二维磁性研究的低温瓶颈,二维铁电材料为实现铁性功能材料的高温器件化与实用化提供了新途径。在本文中,我们介绍了一种室温稳定的二维铁电材料:铜铟硫代磷酸盐(CuInP_2S_6)。该材料体系的科学内涵和应用前景,引发了新的研究热潮。在本文中,关于其较高的铁电居里转变温度、显著的压电响应、巨大的负纵向压电系数、可调谐的四重势阱铁电特性、以及基于该材料及其异质结构的器件研究,均有所涉及。我们还简要介绍了几种过渡金属硫代磷酸盐化合物材料体系(M~IM~ⅢP_2(S/Se)_6)中的其他代表性材料。最后,我们关于二维铁电材料研究的未来发展方向进行了讨论。     

室温稳定的二维铁电材料：CuInS2P6 及其异质结构

二维铁电材料有助于实现半导体性质与非易失存储特性在微纳尺度上的有机结合，在高集成化电子器件、光电器件、能量收集、及机电耦合系统等领域展现出巨大的应用潜力。二维铁电材料的层状结构，保证了原子层间的可剥离性，为从理论和实验上探索超薄极限下的铁电性质提供理想的研究平台。考虑到二维磁性研究的低温瓶颈，二维铁电材料为实现铁性功能材料的高温器件化与实用化提供了新途径。在本文中，我们介绍了一种室温稳定的二维铁电材料：铜铟硫代磷酸盐(CuInP2S6)。该材料体系的科学内涵和应用前景，引发了新的研究热潮。在本文中，关于其较高的铁电居里转变温度、显著的压电响应、巨大的负纵向压电系数、可调谐的四重势阱铁电特性、以及基于该材料及其异质结构的器件研究，均有所涉及。我们还简要介绍了几种过渡金属硫代磷酸盐化合物材料体系(M^IM^IIIP2(S/Se)6)中的其他代表性材料。最后，我们关于二维铁电材料研究的未来发展方向进行了讨论。     

伸缩-剪切模式自偏置铌酸锂基复合材料的磁电性能和高频谐振响应

选用多种切型铌酸锂(LiNbO_3)单晶,研究了铁基非晶合金(Metglas)/LiNbO_3叠层复合材料基于伸缩-剪切模式的磁电耦合性能,揭示了铌酸锂单晶压电系数与复合材料剪切磁电耦合系数的对应关系,在使用铌酸锂xzt/30~?切型时得到了最优化剪切磁电系数.通过SrFe12O19薄磁带提供偏置磁场,Metglas/LiNbO_3磁电复合材料可在没有外加直流磁场时实现剪切磁电响应,并在0.991 MHz和3.51 MHz频率时分别测出了谐振磁电系数,有望将铌酸锂基剪切磁电复合材料用于高频磁场探测.     

D_3(32)点群压电晶体全部电弹常数的测定

本文依据压电板振动理论,提出D_3(32)点群压电晶体全部电弹常数测量新方案,以国产α-石英晶体为例,给出其全部电弹常数及部分机电耦合系数。     

多基元聚焦空气耦合超声换能器*

文中针对空气耦合超声换能器及其在表面缺陷检测中的应用开展了研究。选用1-3型压电复合材料及双匹配层结构来实现超声换能器压电材料与空气之间声阻抗的逐渐过渡,提高压电材料/空气界面的声能量透射率进而提高空气耦合超声换能器的灵敏度。在此基础上研发制作了440 kHz多基元聚焦空气耦合超声换能器,并对其性能进行了测试。其焦距、焦宽及焦深分别为41.44 mm、1.14 mm和20.30 mm,灵敏度和带宽分别为-50 d B和20.2%。测试结果表明该空气耦合超声换能器具有优良的性能,利用该超声换能器可以有效检测材料表面缺陷。     

含磁电弹夹层的压电/压磁声子晶体带隙特性研究

将具有力电磁耦合性能的夹层引入到压电/压磁声子晶体中,在保持单胞长度为固定值的情况下,分别改变磁电弹夹层的厚度、磁电弹夹层中压电材料的体积分数和磁电弹夹层中压电材料的种类;并利用传递矩阵法和Bloch定理,得到波数k与频率ω的色散关系;通过色散关系图分析不同的磁电弹夹层对压电/压磁声子晶体带隙特性的影响.研究发现:当磁电弹夹层厚度增加时,带隙的中心频率上升,带隙宽度变宽;当磁电弹夹层中压电材料体积分数增加时,带隙中心频率下降,第一带隙宽度变窄,第二带隙宽度增加,第三带隙宽度保持不变;当磁电弹夹层中的压电材料种类不同时,带隙的中心频率和带隙宽度有明显的改变;磁电弹夹层对压电/压磁声子晶体带隙中心频率的影响在高频区比低频区更显著.     

利用压电力显微镜研究PMN-30%PT单晶体中铁电畴的结构及其演变

本文总结了我们近年米利用压电力显微镜(PFM)研究PMN-30%PT单晶体中铁电畴的结构及其演变的结果.选择PMN-30%PT品体是因为该组分在超声传感器等应用方面具有最大的潜力.铁电畴的观察是基于反压电现象;具体来讲就是当交变电场通过原子力显微镜探针加到晶体表面时,会引起品体表面的起伏振荡,而锁相放大器可以解出该振荡信号的振幅和相位角;其中振幅衬度反映了压电系数d33的大小,而相位衬度则反映了铁电畴的极化方向.文中介绍了平面内以及垂直平面的PFM成像技术,并演示了影响畴的图像的一些因素,其中包括静电倚效应,表层效应和机械抛光的影响.本文还利用有限无模型对PFM成像原理进行了模拟分析.着重研究了晶体中铁电畴的尺寸分布,畴与晶体取向,时间和温度的相关性,以及畴的演变过程.     

利用X射线衍射技术对压电材料本征与非本征起源探究的研究进展

钙钛矿铁电压电材料具有高介电压电常数和高机电耦合系数等特点,在工业、消费电子和军事等领域具有广泛的应用,其压电性能起源的机理及与材料多尺度结构之间的关系一直是凝聚态物理和材料科学领域的研究热点.铁电材料的压电效应主要来源于本征的场致晶格畸变以及非本征的畴翻转和畴壁运动,理解并区分这两种压电效应的贡献机制对研究材料压电性能的起源具有重要意义.本文综述了近年来通过电场原位X射线衍射技术分析电场作用下材料晶格结构和畴结构变化的技术手段和研究方法,重点介绍了自第三代同步辐射光源和高速探测器获得长足发展以来,通过时间分辨衍射技术、单双峰拟合、全谱拟合、质心计算等方法开展压电材料本征和非本征贡献,以及电场诱导相变对其宏观性能影响的研究进展,期望通过对各类方法的介绍和回顾为多种压电材料的机理分析提供研究方法和技术支持.     

高温压电材料、器件与应用

作为重要的功能材料,压电材料已经在国民经济的多个领域里有着重要应用.随着现代工业的快速发展,特别是新能源、交通和国防工业的高速发展,功能材料的应用已经从常规使用转向极端环境下的服役.本文综述了具有高居里点的压电材料,包括钙钛矿型压电陶瓷、铋层状结构氧化物压电陶瓷、钨青铜结构压电陶瓷以及非铁电压电单晶等;介绍了其晶体结构特征和高温压电性能、最新研究进展,并列举了一系列的高温压电器件和应用,包括高温压电探测器、传感器、换能器和驱动器等.另外,本文总结了高温压电材料的热点研究问题,并展望了今后的发展方向.     

非化学计量和掺杂对(Na_(1/2)Bi_(1/2))_(0.92)Ba_(0.08)TiO_3陶瓷电性能的影响

研究了非化学计量和掺杂对无铅压电陶瓷 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3的压电性能及去极化温度的影响 .研究发现A位非化学计量可以提高陶瓷的压电性能 ;B位掺杂对材料电学性能的影响规律类似于Pb(Ti,Zr)O3系压电陶瓷的相关规律 ;由于非化学计量和掺杂会影响到A位离子对B位离子与氧离子形成的BO6 八面体的耦合作用 ,影响到畴的稳定性 ,从而影响到 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3陶瓷的去极化温度 ;所研究的陶瓷样品的去极化温度越低 ,压电系数越高 .     

PbTiO3在压力下的异常相变和极强压电效应

运用第一性原理计算预言了在一纯化合物中可由压力诱导出顺序为叫方晶-单斜体-菱形体-立方体的新的相变，而且存在有变形相界面。在相变区有可与在复杂的单晶固溶体压电材料，如人们期待在机电应用方面引起革命性变化的Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3可比的，极大的介电和压电耦合常数。我们的结果表明变形相界面和巨压电效应并不需要内禀的无序，并打开了在简单系统中研究这一效应的可能性，     

非化学计量和掺杂对(Na1/2Bi1/2)0.92Ba0.08TiO3陶瓷电性能的影响

研究了非化学计量和掺杂对无铅压电陶瓷(Na_1/2Bi_1/2)_0.92Ba_0.08TiO₃的压电性能及去极化温度的影响.研究发现A位非化学计量可以提高陶瓷的压电性能;B位掺杂对材料电学性能的影响规律类似于Pb(Ti,Zr)O₃系压电陶瓷的相关规律;由于非化学计量和掺杂会影响到A位离子对B位离子与氧离子形成的BO₆八面体的耦合作用,影响到畴的稳定性,从而影响 关键词： 无铅压电陶瓷 非化学计量 掺杂 电性能     

严济慈与压电效应

 严济慈先生是中国现代物理学研究的开创人之一.他在压电晶体学、光谱学、地球物理学等诸多方面进行了卓有成效的工作,取得了许多重要的研究成果.压电晶体学是严济慈早年从事的研究工作.他对石英的压电效应及其反效应作了深入的研究和测量.在科学出版社1986年出版的《严济慈科学论文集》中,共收集了他在1927-1938年间的53篇论文,其中有17篇是论述石英在电场作用下的伸缩、光学性能的改变,空心和实心石英柱被扭曲起电和振荡现象的内容.从这些论文中可以看出严济慈对压电效应研究的独创性和精确性.