弛豫铁电单晶弯曲梁矢量水听器研究

研制了一种弛豫铁电单晶(PMNT)二维矢量水听器,矢量通道和声压通道分别由两个正交压电单晶复合弯曲梁振子和PZT-5压电陶瓷圆管组成。基于弹性力学理论和水下质点振速测量原理对弯曲梁矢量水听器进行建模,推导给出了接收电压灵敏度表达式,分析了弯曲梁应力分布对矢量水听器接收性能的影响以及PMNT压电单晶材料与弯曲梁结构的匹配问题。在理论分析的基础上,研制了PMNT压电单晶和PZT、-5压电陶瓷矢量水听器样品并进行测试。测试结果表明:压电单晶矢量水听器与压电陶瓷矢量水听器相比,接收电压灵敏度提高11 dB,自噪声降低3 dB,测试结果与理论结果相符。     

压电效应——百岁铁电的守护者

作为电介质大家庭的重要成员,铁电材料以其蕴含丰富的物理性质而闻名,并因此吸引了大量科技工作者.压电效应是铁电材料最为重要的物理性质之一,同时也是目前铁电材料所有物理性质中应用最为广泛的.例如:水声声呐系统、医疗超声探头、压电驱动器等器件的核心压电元件均为铁电材料.本文将以时间为轴,重点介绍钛酸铅基铁电材料压电效应的发展历史,同时讨论铁电材料微观结构、极化状态与压电效应之间的构效关系.本文涉及到影响铁电材料压电效应的一些重要因素,如:"准同型相界"、"软性掺杂"、"极化旋转"、"局域结构无序"等,希望能够在铁电功能材料的设计方面给予读者启发.     

弛豫铁电单晶/压电陶瓷混合激励换能器EI北大核心CSCD

为了降低纵向换能器尺寸并提高发射带宽和发送电压响应,研究了一种弛豫铁电单晶/压电陶瓷混合激励换能器,换能器由[011]方向极化PIN-PMN-PT单晶和PZT-4压电陶瓷混合激励,利用多模态振动耦合的原理,通过单晶的32模式振动,可以灵活调整两种振子之间的驱动能力和刚度分配。首先通过四端网络法得到了换能器等效电路并计算了其谐振频率,然后利用有限元方法对换能器进行了仿真优化,最后制作了试验样机并进行了测试分析。换能器样机外径86 mm、长度80 mm,工作频带13~38 kHz,最大发送电压响应为144.9 dB,带内发送电压响应起伏小于6 dB,具有良好的宽带、小尺寸工作性能。     

弛豫铁电体弥散相变的玻璃化特性研究

根据弛豫铁电材料在相变区域的介电弥散行为和玻璃化 液体材料在过冷状态下黏度与温度的行为所共同满足的Vogel-Fulcher 函数关系, 分析了施主替代钛酸钡系列陶瓷的缺陷补偿原理, 通过引入玻璃化液体的构型熵概念, 研究了弛豫铁电材料中钛阳离子缺陷作用势的温度关系, 得到了如下结论: 施主掺杂含量的增加导致了无序度的增加, 钛离子缺陷浓度的增大和平均极性区域尺寸的减小; 在构型熵满足Vogel-Fulcher 函数关系的条件下, 温度越低, 钛离子缺陷作用的范围越大, 极化区域也越大. 缺陷作用的范围随温度的变化导致了弛豫铁电材料的弥散性. 温度下降到一定程度, 冻结效应发生, 介电弥散现象消失.     

钛酸钡基施主掺杂弛豫铁电体介电弥散的唯象分析

弛豫铁电体铁电相变的介电弛豫性涉及外来离子掺杂或原有离子的有序排列, 需要深入理解和有效统一的表征. 针对高浓度施主掺杂在晶粒中产生金属离子缺位, 降低居里温度并引起钛酸钡基铁电材料扩散相变的现象, 分析了高斯型的杂质分布、居里温度分布和金属离子缺位分布的等效对应关系, 得出了在介电常数峰值温区金属离子缺位浓度随温度降低而作用增大的结论, 认为金属离子缺位引起的单极电荷在电场作用下的跳跃运动有可能引起介电弥散和介电损耗. 提出了用‘弛豫度’表征铁电弛豫程度.     

弛豫铁电体介电可调性的研究

无铅弛豫铁电体具有较好的介电可调性,在顺电相有较大的介电常数和极小的损耗,因较大的优值而被广泛地用于微波器件.根据现有的介电可调性理论,通过参量的适当修正,对介电可调性的表达式做了合理的探讨,结论适用于处理实验结果.比较发现,在电场作用下顺电相保持不变的近似得出的结论与实验结果差距较大,而转化为铁电相与实验结果完全吻合.考虑外加电场和自发极化对弹性吉布斯自由能的修正,导出了高电场对介电常数的修正关系,与实验结果相符.提出了介电可调度的概念与计算公式,能够定量表示掺杂对介电可调性的影响.     

聚合物介电弛豫的温度特性

运用极限的概率模型和Ngai的耦合概念,导出了聚合物介电弛豫的KohlrauschWilliamsWatts(KWW)方程(t)=exp[-(tτ)β],证明了弛豫的能量势垒为Ngai的活化能量E.由β的温度关系推出了适用于聚合物的WilliamsLandelFerry方程和过冷液体的VogelTammannFulcher方程,特别是提出了由聚合物的β(T)可导出弛豫时间的温度函数.认为KWW行为由单个衰减单元产生,幂律行为由局部区域内多个衰减单元的协同衰减造成.将活化能量E引入热刺激电流公式,得到了可通过改变升温速率测量β(T)的公式. 关键词： 介电弛豫 聚合物 极限概率模型 KWW方程     

(1-x)PMN-xPT铁电致冷陶瓷的研究

概括介绍了铁电致冷基本原理，给出了三种电生热效应，即线性电生热效应、二次电生热效应和电场诱导一级相变型电生热效应的表达式，测量了(1-x)Pb(Mg_1/3 Nb_2/3 )O₃-xPbTiO₃［简记为(1-x)PMN-xPT］，当x=0.08, 0.10和0.25时在室温附近的电生热性能，分析了其电生热效应的起源.研究结果表明，(1-x)PMN-xPT铁电固溶体陶瓷在室温附近具有较大的电生热效应；该效应起源于电场诱导一级相变型电生热效应和线性电生热效应；该系列陶瓷可望用于室温附近多级铁电致冷. 关键词：     

La掺杂SrBi4Ti4O15铁电材料性能研究

按x=0 0 0 ,0 10 ,0 2 5 ,0 5 0 ,0 75和 1 0 0 ,采用固相烧结工艺 ,制备了不同La掺杂量的SrBi4-xLaxTi4O1 5的陶瓷样品 .用x射线衍射对其微结构进行了分析 ,并测量了铁电、介电性能 .结果发现 ,La掺杂未改变SrBi4Ti4O1 5的晶体结构 .随掺杂量的增加 ,样品的矫顽场 (Ec)下降 ,剩余极化 ( 2Pr)先增大 ,后减小 .在x =0 2 5时 ,2Pr 达到极大值 ,为2 4 2 μC·cm- 2 ,这时Ec=60 8kV·cm- 1 ,与SrBi4Ti4O1 5相比 ,2Pr 增加了近 5 0 % ,而Ec 下降了近 2 5 % ,材料铁电性能显著提高 .SrBi4-xLaxTi4O1 5的相变温度Tc 随x的增加逐渐降低 ,x =0 2 5时 ,Tc=45 1℃ .在x =0 75 ,1 0 0时 ,样品出现弛豫铁电体的典型特征     

(Bi, La)4Ti3O12-Sr(Bi, La)4Ti4O15共生结构铁电材料性能研究

采用固相烧结工艺,制备了不同La掺杂量(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25和1.50)的(Bi, La)4Ti3O12-Sr(Bi, La)4Ti4O15 (SrBi8-xLaxTi7O27)共生结构铁电陶瓷样品.用x射线衍射对其进行微结构分析,并测量铁电、介电性能.结果发现,La掺杂未改变Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15共生结构铁电材料的晶体结构.随掺杂量的增加,样品的矫顽场(Ec)略有增加,剩余极化(2Pr)先增大,后减小.在x＝0.50时,2Pr达到极大值,为25.6 μC*cm-2,与Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15相比,2Pr增加了近60%,而Ec仅增加约10%.随La掺杂量的增加,样品的居里温度TC逐渐降低,x＝0.50时,TC=556 ℃.在x=1.50时,样品出现弛豫铁电体的典型特征.     

核磁共振弛豫速率方法测定模拟正铁色素的结构

在生命体系内正铁色素具有摄铁和输铁的功能,人工合成的模拟化合物具备了正铁色素的主要功能基团和相近的性质.本工作利用铁(Ⅲ)离子的顺磁性质,测定不同铁(Ⅲ)离子浓度下模拟正铁色素的诱导弛豫时间,根据简化了的Solomon—B1oemoergen公式,计算出铁(Ⅲ)离子到所有被测质子(即氢原子)的相对距离,比较清楚地得到模拟正铁色素在溶液中的构象。     

核磁共振弛豫速率方法测定模拟正铁色素的结构

在生命体系内正铁色素具有摄铁和输铁的功能,人工合成的模拟化合物具备了正铁色素的主要功能基团和相近的性质.本工作利用铁(Ⅲ)离子的顺磁性质,测定不同铁(Ⅲ)离子浓度下模拟正铁色素的诱导弛豫时间,根据简化了的Solomon-Bloemoergen公式,计算出铁(Ⅲ)离子到所有被测质子(即氢原子)的相对距离,比较清楚地得到模拟正铁色素在溶液中的构象.     

钙钛矿型氧化物非常规铁电研究进展

钙钛矿型氧化物因具有丰富的磁性、铁电、力学和光学等诸多功能属性,在电子信息通信材料器件领域中有广阔的应用前景.在各种物理性质之中,铁电极化因其产生机制多样,并能与磁性和晶格应变相互耦合形成多铁性等特点,近十多年来一直被作为凝聚态物理研究的国际热点问题.与以自发极化作为初级序参量的常规铁电材料不同,非常规铁电材料中的铁电极化是被其他的序参量诱导而产生的.本综述围绕无机钙钛矿型氧化物非常规铁电体的研究进展进行了总结.回顾了该体系经典唯象理论和原子尺度的微观模型,有序排列的人工钙钛矿超晶格型结构,以及稀土正铁氧体单晶的反铁磁畴壁结构中非常规铁电的极化强度大小及其诱导机制,为系统理解非常规铁电提供了理论途径.     

(PbBa)(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电/弛豫型铁电相界陶瓷的相变与介电、热释电性质

通过对(Pb087Ba01La002)(Zr06TixSn04-x)O3(004≤x≤020)固溶体的介电和偏压热释电性质的研究发现,当Ti含量004≤x≤007时,材料是反铁电四方相,而当009≤x≤020时,材料向弛豫型铁电体转化.在温度Ti含量相图中,x=009附近形成了反铁电铁电顺电三相共存点(Ttr).该点的相变温度最底;对于004≤x≤007的反铁电四方相,低温下呈现介电弛豫特征,并可被外电场诱导为亚稳铁电态,温度升高时,亚稳铁电→反铁电相变,反铁电→顺电相变引起两个热释电流峰,偏置电场下峰位和峰强均发生移动,在温度电场相图中也形成了铁电反铁电顺电三相点.从复杂化合物纳米相分离的观点和晶格动力学出发,讨论了相变与电学性能随Ti含量(x)和外电场(E)变化的物理机理. 关键词： 反铁电/弛豫型铁电相界 介电性能 偏压热释电性质 铁电-反铁电-顺电三相点     

钇和镧掺杂氧化铝陶瓷的热导及其介电弛豫特性研究

采用氧化物固相反应法,制备出纯氧化铝陶瓷及其分别掺杂稀土元素钇和镧的陶瓷样品.测量了样品的结构、介电特性和热导性能;研究了烧结温度对掺杂不同稀土元素的陶瓷样品的性能的影响.X射线衍射结果表明1500℃烧结后陶瓷样品形成了单一的固溶体.而氧化铝的热导率达到8.60W/（m·K）,样品的介电性能稳定.我们发现掺杂Y³⁺和La³⁺的氧化铝陶瓷存在介电弛豫现象,并对该现象进行了机理分析.     

La掺杂SrBi4Ti4O15铁电材料性能研究

按x=0.00，0.10，0.25，0.50，0.75和1.00，采用固相烧结工艺，制备了不同La掺杂量的SrBi_4-xLa_xTi₄O₁₅的陶瓷样品. 用x射线衍射对其微结构进行了分析，并测量了铁电、介电性能.结果发现，La掺杂未改变SrBi₄Ti ₄O₁₅的晶体结构.随掺杂量的增加，样品的矫顽场(E_c)下降，剩余极化(2P_{关键词： 4-x}La_xTi₄O₁₅')" href="#">SrBi_4-xLa_xTi₄O₁₅ La掺杂 铁电性能 相变温度 弛豫铁电     

(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xSrTiO3陶瓷的弛豫铁电性能

通过对(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xSrTiO3(0≤x≤0.15)陶瓷的相组成、晶体结构和介电性能的研究发现,该陶瓷为单一的钙钛矿结构相.当x含量较小(x＜0.1)时为正交相结构,x≥0.1时转变为四方相结构.随着SrTiO3掺杂量的增加,样品的致密度增加,样品由正常铁电相逐渐向弥散铁电相转变,且相变温度明显下降,其相变峰的半高宽D和临界指数γ,随 x 的增加而增加.样品损耗ε″r(复介电常数虚部)随温度T的变化表明低温时弛豫极化损耗起主要作用,高温时漏导损耗起主要作用.同时介电常数实部ε′r随频率的变化显示(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xSrTiO3弛豫为德拜弛豫.