與壓電效應相比,撓曲電效應不受晶體對稱性限制,具有中心對稱結(jié)構(gòu)的晶體中仍然存在撓曲電效應,這使撓曲電效應在高溫下具有更廣泛的應用前景。利用撓曲電效應,可以設計并制備出具有高溫度穩(wěn)定性以及壓電響應的材料,但目前撓曲電效應應用領域已發(fā)表的研究成果還比較少。在本文中,我們使用960%N_2和4%H_2混合氣體作為還原氣氛,在高溫條件下非對稱地還原了 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基鐵電陶瓷樣品。實驗結(jié)果表明還原之后樣品的撓曲電系數(shù)提高了 100倍左右,并且在退極化溫度之上材料仍然有很高的表觀壓電響應。實驗中探究了這種材料在高溫能量采集領域的應用,發(fā)現(xiàn)在退極化溫度之上,與未還原樣品相比,還原之后樣品的最大輸出功率提高了約有100倍。盡管實驗結(jié)果也表明在退極化溫度之下,與傳統(tǒng)利用壓電效應制備的能量采集器件相比,撓曲電效應能量采集器件的輸出功率密度還是很小,但Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基鐵電陶瓷撓曲電效應能量采集實驗為高溫能量采集提供了一個新思路。逆撓曲電效應是指介電材料在電場梯度作用下產(chǎn)生應變的現(xiàn)象,屬于機電耦合的一種。從逆撓曲電概念被提出至今,逆撓曲電效應領域很少有文章報道,機理方面研究更少。本文利用懸臂梁方式,測試了xBaTiO_3-(1-x)SrTiO_3體系長條樣品在電場作用下的彎曲情況。實驗中發(fā)現(xiàn)室溫下BaTiO_3樣品的電場與位移之間呈線性關系,SrTiO_3樣品的電場與位移之間為二次方關系。并且發(fā)現(xiàn)在相同電場下,距夾持點不同距離處,樣品的彎曲位移不同,即樣品在長度方向上發(fā)生了彎曲。實驗中利用表面打磨的方法,定性的探究了樣品表面對彎曲位移的貢獻,結(jié)果表明打磨掉表面之后樣品的彎曲位移減小,說明樣品表面對彎曲位移有一定貢獻。另一方面測試過程中不可避免的會有電荷注入到樣品中,通過在樣品表面涂覆高分子阻隔層阻止電荷注入,發(fā)現(xiàn)阻止不同電極的電荷注入可以改變樣品的彎曲方向,說明電荷注入對樣品彎曲有著重要的影響。
【學位單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ174.1
【部分圖文】：

圖１．１邋（ａ）邋ａ石英晶體；（ｂ）石英晶體ｘ切割示意圖；（ｃ）ｘ切割的石英晶片受到Ｘ軸方向上壓應力逡逑時表面產(chǎn)生電荷情況；（ｄ）受到Ｘ軸方向上拉應力作用時的情況逡逑如圖１．邋１所示，以ｘ切割的ａ石英晶體為例［２］，當在ｘ軸方向上施加壓應力時，逡逑則會在晶體切片垂直于ｘ軸方向的兩個表面上產(chǎn)生相應的感應電荷，且電荷密度逡逑與垂直ｘ軸面上的應力大小成正比，在這里電荷密度可以看作是極化強度沿ｘ軸方逡逑向上的分量，則可以表示為：逡逑Ｐ］邋＝邋ｄｎ邋ｘ邋Ｘ，邐（１．１）逡逑其中ｄｕ稱為壓電常數(shù)，主要表征壓電材料在一定應力條件下產(chǎn)生電荷的多少，逡逑單位為ｐＣ／Ｎ。如圖１．邋１（ｄ）中所示當晶體切片受到拉應力作用時，則產(chǎn)生的電荷逡逑與壓應力相反。由于壓電材料的這種特性，壓電材料被廣泛的應用在麥克風、換逡逑能器、加速度傳感器等領域［３４］。逡逑推廣到一般情況

邐（ｃ）邐（ｄ）逡逑圖１．１邋（ａ）邋ａ石英晶體；（ｂ）石英晶體ｘ切割示意圖；（ｃ）ｘ切割的石英晶片受到Ｘ軸方向上壓應力逡逑時表面產(chǎn)生電荷情況；（ｄ）受到Ｘ軸方向上拉應力作用時的情況逡逑如圖１．邋１所示，以ｘ切割的ａ石英晶體為例［２］，當在ｘ軸方向上施加壓應力時，逡逑則會在晶體切片垂直于ｘ軸方向的兩個表面上產(chǎn)生相應的感應電荷，且電荷密度逡逑與垂直ｘ軸面上的應力大小成正比，在這里電荷密度可以看作是極化強度沿ｘ軸方逡逑向上的分量，則可以表示為：逡逑Ｐ］邋＝邋ｄｎ邋ｘ邋Ｘ，邐（１．１）逡逑其中ｄｕ稱為壓電常數(shù)，主要表征壓電材料在一定應力條件下產(chǎn)生電荷的多少，逡逑單位為ｐＣ／Ｎ。如圖１．邋１（ｄ）中所示當晶體切片受到拉應力作用時，則產(chǎn)生的電荷逡逑與壓應力相反。由于壓電材料的這種特性

知譬RG．８逡逑0。逡逑圖１．２邋（ａ）立方相鈣鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)；（ｂ）四方相鈣鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)逡逑多鐵材料在不同溫度區(qū)間具有不同晶體結(jié)構(gòu)，例如鈦酸鋇晶體室溫到１２５°Ｃ逡逑之間處于四方相，高于１２５°Ｃ時處于立方相。立方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中，０離子與半逡逑徑較大的Ａ離子做立方密堆積，半徑較小的Ｂ離子占據(jù)１／４的八面體空隙＂°］。圖逡逑２逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 高西漢;鈣鈦礦結(jié)構(gòu)[J];壓電與聲光;1994年04期

本文編號：2823852