含鉛壓電陶瓷材料由于具有較好的壓電性能,被廣泛應(yīng)用在傳感器、驅(qū)動(dòng)器和能量采集等器件中。但是隨著時(shí)代的發(fā)展,鉛元素對(duì)人體和環(huán)境可造成不可修復(fù)的危害越來(lái)越被人們關(guān)注,在歐洲的一些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始限制鉛元素在電子元器件中的使用,所以壓電材料的無(wú)鉛化是時(shí)代潮流發(fā)展的結(jié)果。另一方面,由于汽車(chē)工業(yè)、航空航天工業(yè)的快速發(fā)展,壓電材料的高溫穩(wěn)定性也越來(lái)越被重視。但是,目前無(wú)鉛壓電陶瓷材料的壓電性能還是低于含鉛壓電材料。而且,使用傳統(tǒng)化學(xué)摻雜的方法往往在提高壓電材料性能的同時(shí)會(huì)降低其性能的溫度穩(wěn)定性。利用材料的撓曲電效應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)撓曲電壓電復(fù)合材料為解決上述問(wèn)題提供了一種新思路。現(xiàn)階段對(duì)材料撓曲電性能的開(kāi)發(fā)研究中發(fā)現(xiàn),鐵電材料的撓曲電性能比理論上預(yù)測(cè)的要大3到8個(gè)數(shù)量級(jí),巨大撓曲電系數(shù)的發(fā)現(xiàn)引起了研究者們對(duì)撓曲電效應(yīng)在實(shí)際中應(yīng)用的極大興趣。目前對(duì)材料撓曲電效應(yīng)的研究中,無(wú)論是撓曲電效應(yīng)的增強(qiáng)方法,還是撓曲電效應(yīng)的機(jī)理研究,甚至是撓曲電效應(yīng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)等都取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。但是,迄今為止,關(guān)于撓曲電現(xiàn)象仍有一些問(wèn)題需要我們繼續(xù)研究。首先是撓曲電效應(yīng)的來(lái)源機(jī)理,現(xiàn)在關(guān)于鐵電材料中的實(shí)測(cè)撓曲電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其理論值的機(jī)理解... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１晶體材料的壓電效應(yīng)示意圖；（ａ）無(wú)外力作用下的晶體材料正、負(fù)電荷??中心重合，無(wú)感應(yīng)電信號(hào)；（ｂ）在壓應(yīng)力作用的晶體材料正、負(fù)電荷中心分??

?（１－５）??其中，＆？是彈性應(yīng)為，ｄ馬／ｄｘｆｃ是電場(chǎng)均在＆方向上的電場(chǎng)梯度。材料中??的撓曲電效應(yīng)可以用圖１．２來(lái)解釋?zhuān)鐖D１．２?（ａ）所示當(dāng)具有對(duì)稱(chēng)中心的材料受??到外力作用而產(chǎn)生均勻應(yīng)變時(shí)，由于材料發(fā)生對(duì)稱(chēng)形變正、負(fù)電荷中心并不分離，??不能產(chǎn)生感應(yīng)電學(xué)信號(hào)；但是當(dāng)材料在產(chǎn)生不均勻應(yīng)變時(shí)，如圖１．２?（ｂ）所示，??比如在外力作用下發(fā)生彎曲變形，在其厚度方向產(chǎn)生應(yīng)變梯度，材料的正、負(fù)電??荷中心發(fā)生分離，從而材料整體表現(xiàn)出具有一定的感應(yīng)電學(xué)信號(hào)現(xiàn)象１３６］。??（ａ）?（ｂ）??ｍ１?ＦＴ！??６——（Ｓ）丨Ｏ?Ｐ：〇?Ｐ＾Ｏ??ｋ???圖１．２中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)材料的撓曲電效應(yīng)微觀機(jī)理示意圖；（ａ）材料發(fā)生均??勻形變，正、負(fù)電荷中心重合，無(wú)感應(yīng)電信號(hào)；（ｂ）材料發(fā)生不均勻形變，??＇?正、負(fù)電荷中心分離，產(chǎn)生感應(yīng)電信號(hào)。??撓曲電效應(yīng)是一種普遍存在的物理現(xiàn)象，由于應(yīng)變梯度本身就可以打破材料??１５??

主要是因?yàn)樵趯?shí)際測(cè)量時(shí)撓曲電響應(yīng)信號(hào)太微弱［３２，３９，６Ｑ］。雖然有些研究工??作在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了撓曲電現(xiàn)象的存在，但是撓曲電系數(shù)的大小仍然很難被測(cè)量出??來(lái)［１（）］。圖１．４表示的是一種測(cè)量縱向撓曲電系數(shù)的經(jīng)典方法，此方法就是Ｍａ和??１７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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