扭转压电复合材料及其应用

本文描述了轴向－切向连通的圆柱２－２型压电复合材料。用ＰＺＴ／环氧树脂制作的普通２－２型压电复合材料可拼接成一种具有扭转振动的压电复合材料。这种压电复合材料和为圆柱２－２型压电复合材料的近似。本文还给出两组这种拼接型压电材料晶片的参数，用这种压电材料制作了产生扭转振动的换能器，测试了换能器的波形，频谱特性和偏振特性，指出了使用适当的高通滤波器可以抑制横波中的径向模，分析了接收波列中纵波抑制较强的原     

垂直于电场和极化方向辐射声波的压电复合材料

本文介绍了一种２－２型压电复合材料，使其中的极化方向和所加电场方向相同，并垂直于该方向而辐射声波。     

同时发射和接收纵波和横波的压电复合材料换能器

通过控制压电复合材料中压电相的分布形式，本文具有在百度模振动的１－３型压电复合材料和具有扭转模振动的拼接２－２型压电复合材料组合在一起，构成一种混俣模式压电材料，并测试了这种压电材料晶片的性能参数，使用这种晶片作的换能器可以根据使用者的要求，单独产生纵波或横波，也可同时产生这两种波。     

1-3型压电复合材料

1－3型压电复合材料是目前研究和应用得比较广泛的一种压电材料．本文简述了这种压电复合材料的理论模型、制作方法和实验结果；指出除了圆形PZT压电材料所具有的径向模和厚度模以外，1－3型压电复合材料还具有横向结构模．本文介绍了这种压电复合材料的特点，如低声阻抗、低介电常数、高静水压压电常数以及PZT相分布的可控制性等．这些特点有利于改善压电复合材料换能器的时间响应和空间响应．     

铁电/铁磁三相颗粒复合材料的磁电性能计算

采用格林函数方法给出了三相复合材料的磁电系数的解析式，对稀土-铁合金/压电陶瓷/高分子（Terfenol-D/PZT/PVDF）三相颗粒复合材料的磁电系数进行了计算.计算结果给出了复合材料的磁电性能与材料显微结构的关系，包括三相颗粒复合材料的磁电性能随组分、颗粒的长径比、PZT颗粒的电极化方向以及外磁场的变化趋势，可为实验设计提供参考和指导.通过合理设计，三相磁电复合材料的性能可以达到数百mV/A.作为一种新的磁电复合材料，三相颗粒复合材料有望成为一种新型高性能易制备的磁电材料. 关键词： 磁电效应 复合材料 格林函数     

压电复合材料宽带横波换能器的实验研究

本文用实验方法研究了２－２压电复合材料的厚度切变特性，定性地给出了２－２压电复合材料的性能与ＰＺＴ相体积百分比，以及与共振频率牟关系。并用这种材料作为换能元件，制作出高灵敏度窄脉冲横波换能器。     

检测超声换能器用1-3型压电PZT/环氧复合材料及换能器的研究

本文介绍了一种制做1—3型压电 PZT/环氧复合材料的新方法.此方法采用了PZT小柱非周期性均匀分布,有效地消除了由于PZT小柱周期性分布而产生的有害横向结构共振模式,获得了振动模式较单纯的1—3型压电复合材料晶片,研制出宽带(低Q)换能器及高斯型换能器.     

面切变压电复合材料及其换能器

本文通过控制压电相在压复合材料中的分布工，把四块完全相同的等腰直角三角形２－２型压电复合拼材料拼接起来，四个直角顶点位于晶片的中心，     

铁电/铁磁1-3型结构复合材料磁电性能分析

磁致伸缩和压电复合材料通过机械力作用可获得较大的磁电效应，由Terfenol-D粉末与树脂黏接剂构成压磁相，和压电陶瓷PZT黏结在一起，形成1-3型柱状阵列结构，可获得很大的磁电转换系数.采用有限元方法，对此结构的复合材料进行静态分析.复合材料的介电常数和磁电系数的计算结果和实验数值一致，得到样品中应力、应变和电极化分布情况及其关系，并给出进一步提高磁电转换系数的途径，该种复合方式有望成为一种新型高性能的磁电结构. 关键词： 复合材料 磁电效应 有限元     

高频宽带嵌套式复合材料换能器*

研制了一种嵌套式高频宽带复合材料换能器,利用1-3型压电复合材料Q值较低、频带较宽的特点,采用组合式的结构拓展换能器的工作带宽。通过切割框型压电陶瓷、灌注环氧树脂得到压电复合材料框型敏感元件,再将不同厚度的框型敏感元件沿轴向嵌套从而制成多层嵌套的压电复合材料敏感元件。建立1-3型压电复合材料中压电小柱的等效电路,根据等效电路计算出压电小柱的谐振频率,并与1-3型压电复合材料的谐振频率理论计算结果进行对比。通过ANSYS软件对敏感元件结构进行仿真,并根据仿真结果确定了敏感元件的最佳设计方案。最终制作出的换能器进行水下测试,该换能器的谐振频率为310kHz,最大发送电压响应为188.5dB,-3dB带宽可达130kHz,接收灵敏度最大可达-186.8dB,-3dB带宽可达90kHz,谐振频率处-3dB的指向性开角约为2.4°。该嵌套式敏感元件可实现换能器宽带发射与接收声波的目标。     

非一致随机分布复合材料力学参数预测的统计二阶双尺度方法

通过建立统计的二阶双尺度计算方法,预测了非一致随机分布复合材料结构的力学参数,包括刚度参数和弹性极限强度参数.所谓非一致随机分布复合材料结构,是指在整个结构中夹杂随机分布,但分布特征并不是处处相同,而是逐渐变化的,从而导致材料在宏观上具有随着位置连续变化的力学性能.描述了一致和非一致随机分布复合材料结构的特征及其细观表征方法,并建立了统计的二阶双尺度计算公式,讨论了材料的弹性极限强度准则.最后,针对不同的非一致随机分布复合材料,预测了材料的力学参数并与实验数据进行了对比.结果表明,统计的二阶双尺度方法对于预测非一致随机分布复合材料的力学参数是有效的. 关键词： 统计二阶双尺度方法 非一致随机分布 复合材料结构     

Test of the stability of a three-phase contact line with negative line tension

The equilibrium structure of a three-phase contact line with negative line tension using a mean-field free-energy functional is calculated in the square-gradient approximation. The equilibrium density profiles are found by solving the Euler—Lagrange equations on a square grid of N ² points covering an area of L ². The fluctuations about the equilibrium structure are analysed via the spectrum of the free energy's second functional derivative. The equilibrium configuration is found to be stable with respect to fluctuations in the structure of the three-phase line and of the interfaces that meet at this line. In addition, the behaviour is investigated numerically of the lowest eigenvalue as the area of the grid is increased. The lowest eigenvalue is always positive and vanishes as 1/L ².     

High-frequency magnetic properties and core loss of carbonyl iron composites with easy plane-like structures

To fully release the potential of wide bandgap(WBG)semiconductors and achieve high energy density and efficiency,a carbonyl iron soft magnetic composite(SMC)with an easy plane-like structure is prepared.Due to this structure,the permeability of the composite increases by 3 times(from 7.5 to 21.5)at 100 MHz compared with to the spherical carbonyl iron SMC,and the permeability changes little at frequencies below 100 MHz.In addition,the natural resonance frequency of the composite shifts to higher frequencies at 1.7 GHz.The total core losses of the composites at 10,20,and 30 m T are80.0,355.3,and 810.7 m W/cm³,respectively,at 500 k Hz.Compared with the spherical carbonyl iron SMC,the core loss at500 k Hz is reduced by more than 60%.Therefore,this kind of soft magnetic composite with an easy plane-like structure is a good candidate for unlocking the potential of WBG semiconductors and developing the next-generation power electronics.     

含三聚氰胺多孔材料分层复合介质吸声特性*

三聚氰胺泡沫材料是一种具有高开孔率的多孔材料,具备优良的吸音、防火隔热及环保性能,可以作为吸声材料与弹性板、空腔介质形成复合结构,在建筑、航空、交通工具等工程领域有广泛的应用。该文基于Biot理论和分层介质在交界面处的不同边界条件,建立非均匀复合介质背衬刚性壁面结构的理论声学模型,详细分析了多孔材料布局对复合结构吸声特性的影响。该文理论模型计算的结果与阻抗实验得到的垂直入射吸声系数基本一致,验证了理论模型的正确性。结果表明:在多孔材料前面增加空气层可以改善高频吸声特性;在多孔材料后面增加空气层可以改善复合结构低频吸声特性。通过合理配置多孔材料,可以在应用需求频段上达到满意的吸声效果。     

锂离子电池SnSb/C复合负极材料的热碳还原法制备及电化学性能研究

采用高温还原技术,以SnO2,SbO3为原料,分别以葡萄糖、中间相碳微球(MCMB)作为还原剂,制备了两种结构的SnSb/C复合材料,并对比了它们的形貌和电化学性能.采用X射线衍射技术、拉曼技术、扫描电子显微镜技术对材料的结构和形貌进行了表征,并且通过测试恒电流充放电曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱分析了材料的电化学性能.实验结果表明:葡萄糖作为还原剂时,形成以合金颗粒为内核,絮状碳壳均匀包裹的微米球状结构,首次放电比容量为793.379 mA·h·g-1,循环50周后仍维持在449.987 mA·h·g-1;而以MCMB作为还原剂时,形成合金颗粒与MCMB混合共存并部分包覆的结构,首次放电比容量为1164.938 mA·h·g-1,50周后的比容量仅有290.807 mA·h·g-1.     

Propagation of pressure waves in a three-phase medium of cluster structure

The propagation of a step-shaped shock wave in a liquid is investigated experimentally. The liquid contains spherical three-phase clusters (liquid, solid balls, gas bubbles). A comparison of the experimental data on the velocity and wave structure with calculations with the use of the Boussinesq equation for a three-phase cluster medium is made. It is shown that the sound speed in a three-phase medium of cluster structure is higher than in a homogeneous three-phase medium.     

表面等离子体波光纤传感器应用于复合材料固化监测的研究

对适用于机敏结构的表面等离子体波光纤传感器进行了初步的研究。将这种光纤传感器埋入复合材料结构就构成了所谓机敏结构。这种机敏结构既可进行复合材料的固化监测,又可进行应变检测。有利于传感器数量的减少和布置的简化,减少了传感元件的埋入对结构本身性能的影响。可以充分发挥光纤传感器对结构进行全过程监测的优点,具有广泛的应用前景。     

High second-harmonic generation of antiferromagnetic/ionic-crystal composite medium with negative refraction

Second harmonic generation (SHG) from a short-period structure composed of alternating antiferromagnetic (AF) and ionic-crystal layers is investigated, where the generated harmonic waves are situated in the far-infrared range and attributed to the magnetically nonlinear interaction in AF layers. The presence of a kind of appropriate ionic-crystal layers in the structure can support negative refraction for the pumping wave and positive refraction for the SH wave, so the SHG is greatly amplified in the vicinity of each AF resonant frequency. For the composite structure FeF₂/TlBr, we found that the SH output is about 8 times higher than that of the FeF₂ bulk in the same frequency range.     

Tunable magnetoben-optic modulation based on magnetically responsive nanostructured magnetic fluid

Magnetic fluid is a kind of functional composite material with nanosized structure and unique optical properties. The tunable magneto-optic modulation of magnetic fluid under external magnetic field, achieved by adjusting the polarization direction of incident light, is investigated theoretically and experimentally in this work. The corresponding modulation depth and response time are obtained. The accompanying mechanisms are clarified by using the theory of dichroism of magnetic fluid and the aggregation/disintegration processes of magnetic particles within magnetic fluid when the external magnetic field turns on/off.