信息时代的多面手——压电效应

 轻轻一揿煤气灶按钮,蓝色火焰迅即燃起;轻轻一按电视遥控器,精彩节目任您挑选。这就是压电效应带给您的便利。所谓压电效应,是指某些各向异性的晶体,在外力作用下产生机械形变(如压缩或伸长),从而在加压面或拉力面的两侧出现异号束缚电荷,这种现象称为正压电效应。反之,在晶体的两侧面加一交变电压,晶体就会发生厚薄的机械变化,这叫做逆压电效应。这两种效应统称为压电效应。压电效应是居里兄弟(JacquesCurie、PirreCurie)于1880年首先在α-石英晶体上发现的。除了石英这种天然压电晶体外,还可以人工合成具有压电性能的多晶体材料,即通常所说的压电陶瓷。     

压电陶瓷压电系数测量的一种实验改进方法

针对压电陶瓷的压电系数实验测量中仪器调节的困难,通过放置一个三面箱体辅助仪器来改善对光路的调节,同时在给压电陶瓷施加电压的电路中接入电压报警器,有效控制施加在压电陶瓷上的电压大小,以此避免压电陶瓷的疲劳受损乃至被烧坏。     

压电效应变压原理及实验装置

本文简述了压电陶瓷的压电特性．介绍了压电效应变压实验仪原理和测量方法。     

扬声器用压电陶瓷

扬声器用的压电陶瓷具有阻抗低、电声转换效率高,Q_m值低的特点。它是在PZT中加入镧(La)等添加物,虽然居里温度被降到180℃左右,但是获得了介电常数5000、压电常数(d_(31))310×10~(-12)m/V、Q_m50左右的软性压电陶瓷。 最近,随着流延法技术的成熟,采用流延法批量生     

激光干涉法测压电陶瓷的压电常数d31

介绍迈克尔逊干涉仪原理在测微小位移中的应用。确定一种锆钛酸铅镧压电陶瓷的压电常数ｄ３１，得到了一种测ｄ３１的可行可靠的新方法。     

极化电压对聚丙烯压电驻极体膜压电性能的影响

压电驻极体是具有压电效应的微孔结构空间电荷驻极体材料,其压电性能与材料的微结构和空间电荷密切相关.本文首先利用压缩气体膨化工艺对聚丙烯(PP)的微结构进行改性,然后利用接触极化方法,研究了极化电压与PP膜空间电荷密度之间的关系,及其对压电性能的影响.结果表明对于极化前厚度为100μm的PP膜,其内部建立有序空间电荷分布的阈值极化电压为2 kV;一旦有序空间电荷建立起来,PP膜即具有压电效应.随着极化电压的提高,PP膜的空间电荷密度逐步增大,压电效应显著增强.当峰值电压为8 kV时,PP膜电极上的电荷密度、准静态压电系数和品质因数FOMv(d33·g33)分别为0.56 mC/m2,379 pC/N和8.6(GPa)-1.PP压电驻极体膜的FOMv比聚偏氟乙烯(PVDF)铁电聚合物膜高2个量级以上,且声阻抗非常低(～0.025 MRayl),因此该压电膜在超声波发射-接收系统或脉冲-回波系统中具有明显的优势.     

烧结温度对ZnO掺杂的KNN陶瓷微结构和压电性能的影响

以Zn O为烧结助剂,采用固相合成法制备了(K0.5Na0.5)Nb O3(缩写为KNN)压电陶瓷,研究了烧结温度对Zn O掺杂KNN陶瓷致密性、微结构以及压电性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,KNN陶瓷的压电常数d33、密度?和机电耦合系数Kp均先升高后降低,在1100oC时达到最大值;而试样的介电常数则随烧结温度的升高而增大。烧结温度过高(达到1120oC),将会引起Na、K的大量挥发和晶粒异常生长,使得其结构变疏松。当Zn O含量为0.5wt%、烧结温度为1100oC时,KNN陶瓷的密度达到了4.43g/cm3;其压电学性能达到最优:d33=113p C/N,tan?(1k Hz)=5.31%,Kp=0.35。     

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.     

用光纤光栅传感器研究压电陶瓷的特性

提出了一种利用光纤光栅传感器研究压电陶瓷特性的新方法.该方法采用非平衡Michelson扫描干涉仪对光纤光栅传感信号进行相位解调,通过观测波长漂移引起的相移,从而获得压电陶瓷的位移量与所加电压间的关系.实验分析了迟滞特性和蠕变现象,得到了压电陶瓷的电压-位移特性曲线以及蠕变特性曲线.实验表明,光源功率的波动对压电陶瓷迟...     

用光纤光栅传感器研究压电陶瓷的特性

提出了一种利用光纤光栅传感器研究压电陶瓷特性的新方法.该方法采用非平衡Michelson扫描干涉仪对光纤光栅传感信号进行相位解调,通过观测波长漂移引起的相移,从而获得压电陶瓷的位移量与所加电压间的关系.实验分析了迟滞特性和蠕变现象,得到了压电陶瓷的电压-位移特性曲线以及蠕变特性曲线.实验表明,光源功率的波动对压电陶瓷迟滞特性不能造成影响且压电陶瓷的蠕变特性与电压方向无关.     

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.     

ZnO的变温拉曼光谱研究

ZnO陶瓷材料是用高温固相反应工艺制备。XRD 表明材料为单一的六方纤锌矿结构。我们在温度103 K~583 K间, 对陶瓷ZnO进行了系统的拉曼光散射的研究, ZnO有A1, B1, E1和E2等晶格振动模, 我们系统地分析与讨论了其中的E2模和A1模的温度变化规律。散射峰的拉曼位移和半高全峰宽随温度的变化而改变, 这种改变是由于晶格热膨胀和格点的非简谐振动的温度效应,在此物理模型基础上, 进行了实验结果的完整的理论数值分析与讨论。     

压电陶瓷驱动的动态匹配光栅滤波解调法优化

提出并实验验证了一种动态匹配光栅滤波系统的优化解调方法.在压电陶瓷驱动的动态匹配(光纤)光栅滤波解调系统中,一方面采用上升高压锯齿波,以消除压电陶瓷滞回效应;另一方面将压电陶瓷电压与伸长量关系的反函数作为锯齿波上升电压,以校正压电陶瓷的非线性;进而,为实现解调系统的温度补偿,引入一根中心波长保持不变的参考(光纤)光栅.在锯齿波上升过程中,匹配光栅与参考光栅和传感(光纤)光栅在不同时刻匹配,匹配时间差仅与传感光栅有关,而与解调系统温度无关.实验结果表明,优化后系统的线性度可提高2%,灵敏度与理论值的相对误差小于0.6%;在10～60℃范围内,该解调系统温度变化引起的相对误差小于1%.     

氮化铝陶瓷低温热导率的实验研究

根据轴向稳态热流法原理 ,实验研究了 Al N陶瓷的低温热导率 ,为高温超导制冷机直接冷却提供了必要的实验数据。 Al N的热导率在 30～ 170 K之间 ,随温度的升高而增大 ,在 10 0 K时达到 5 8.36 W/ (m· K)。根据平均自由程理论 ,对影响氮化铝陶瓷热导率的微观因素进行了分析 ,影响本次测试氮化铝样品低温热导率的主要因素为声子与缺陷之间的散射。     

Tunable Band Gap in Piezoelectric Composite Rod Based on the Inter-Coupling Effect

The longitudinal wave propagating in one-dimensional periodic piezoelectric composite rod with inter-coupling between different piezoelectric segments is investigated. The analytical formulae for such a structure are shown and the dispersion relation is calculated. The results show that, by introducing the inter-coupling between the different piezoelectric segments, which is accomplished by serially connecting every n piezoelectric segment into supercells, some tunable Bragg band gaps can accordingly be opened in the low frequency region. The investigation could provide a new guideline for the tunable phononic crystal under passive control.