本文關(guān)鍵詞：新型鼓包儀設(shè)計(jì)研制及多場(chǎng)耦合作用下磁電材料力電性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電磁功能材料由于具備力電/力磁轉(zhuǎn)換功能、較快的響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種功能元器件，對(duì)高新技術(shù)的發(fā)展及新產(chǎn)業(yè)的形成具有重要的意義。層狀電磁功能材料的界面結(jié)構(gòu)、應(yīng)變失配、尺度效應(yīng)、非線性響應(yīng)等因素對(duì)其性能劣化與斷裂破壞失效等可靠性問題有重要影響，因此，研究層狀電磁復(fù)合材料的制備與表征方法，發(fā)展多場(chǎng)動(dòng)靜態(tài)加載測(cè)試技術(shù)，對(duì)層狀電磁復(fù)合材料性能劣化和破壞失效機(jī)理具有重要的意義。在傳統(tǒng)鼓包測(cè)試表征方法基礎(chǔ)上，發(fā)展一種多場(chǎng)耦合加載的新型鼓包測(cè)試方法，主要研究在力電耦合外載作用下電磁功能材料的力電響應(yīng)。具體工作內(nèi)容及結(jié)果如下： (1)多功能鼓包儀的搭建與調(diào)試。該鼓包儀在傳統(tǒng)的鼓包儀器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造升級(jí)，依據(jù)功能的不同分為力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)三個(gè)模塊，分別進(jìn)行力場(chǎng)的施加與力學(xué)性能的測(cè)試，電場(chǎng)的施加與電學(xué)性能的測(cè)試，磁場(chǎng)的施加與磁學(xué)性能的測(cè)試。另外，針對(duì)小尺寸多層結(jié)構(gòu)層狀電磁功能薄膜材料特點(diǎn)，發(fā)展了一種這類材料鼓包試樣的制備方法，申請(qǐng)了國家發(fā)明專利1項(xiàng)。 (2)利用自主研制的鼓包實(shí)驗(yàn)設(shè)備，測(cè)定了鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3，PZT)材料在電場(chǎng)作用下的力學(xué)性能，事實(shí)證明外加電場(chǎng)對(duì)于PZT的力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生影響。在0-150V的電壓作用下，PZT的鼓包高度沒有明顯變化，維持在14.9μm不變。當(dāng)電壓到達(dá)150V之后，鼓包高度開始有明顯變化，有顯著減小的趨勢(shì)，從無電場(chǎng)時(shí)的14.9μm下降到了250V的11.8μm，下降了20.8%。 (3)利用自主研制的鼓包實(shí)驗(yàn)設(shè)備，，在不同油壓下對(duì)PZT和PZT/Fe復(fù)合材料進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)試，二者變化趨勢(shì)一致。對(duì)于PZT材料，當(dāng)油壓為零時(shí)，其最大極化強(qiáng)度大約為0.152C/m2，剩余極化強(qiáng)度為0.117C/m2，矯頑場(chǎng)大約為521kV/m；當(dāng)油壓增加到400KPa時(shí)，其最大極化強(qiáng)度減小為0.064C/m2，下降了58.1%；剩余極化強(qiáng)度大約為0.044C/m2，下降了62.5%；矯頑場(chǎng)大約為617kV/m，增加了18.4%。當(dāng)壓力為400KPa時(shí)，PZT/Fe的最大極化強(qiáng)度下降幅度達(dá)到了22.4%，剩余極化強(qiáng)度下降幅度達(dá)32.1%，而矯頑場(chǎng)隨著油壓的增大有明顯的增大，增幅為18.3%。 (4)利用自主研制的鼓包實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)PZT/Fe復(fù)合磁電材料進(jìn)行了不同磁場(chǎng)作用下的電滯回線測(cè)量。當(dāng)磁場(chǎng)方向垂直于厚度方時(shí)，磁場(chǎng)的變化對(duì)電滯回線幾乎沒有影響。磁場(chǎng)力平行于厚度方向向上時(shí)，最大極化強(qiáng)度有逐步變大的趨勢(shì)，從0.15C/m2增大到了1000Oe下的0.169C/m2，增幅11.3%。剩余極化強(qiáng)度從無磁場(chǎng)下的0.098C/m2增大到了0.117C/m2，增幅19.4%，而矯頑場(chǎng)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，從310kV/m下降到了258kV/m，下降了17.8%。當(dāng)磁場(chǎng)力平行于厚度方向向下時(shí)，最大極化強(qiáng)度由0.175C/m2下降到0.15C/m2，下降了約14.3%，剩余極化強(qiáng)度由0Oe下的0.115C/m2下降到了0.104C/m2，約9.6%，矯頑場(chǎng)由252kV/m增加到了298kV/m，增幅18.3%。
【關(guān)鍵詞】：鼓包法 多場(chǎng)耦合 力電性能 電磁功能材料
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH122;TB34
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 熱磁電復(fù)合材料究與發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 磁電復(fù)合材料的發(fā)展10-12
• 1.2.2 鐵電性12-13
• 1.2.3 鼓包法的發(fā)展與研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文選題依據(jù)和研究內(nèi)容15-16
• 第2章 新型鼓包儀的研制開發(fā)16-28
• 2.1 鼓包儀的測(cè)試原理及整體設(shè)計(jì)思路16-17
• 2.2 鼓包儀力學(xué)模塊的設(shè)計(jì)17-20
• 2.3 電學(xué)模塊的加載與性能檢測(cè)20-24
• 2.3.1 Sawyer-Tower 電路原理20-22
• 2.3.2 Sawyer-Tower 電路的搭建22-24
• 2.4 磁學(xué)模塊的加載與性能檢測(cè)24-27
• 2.4.1 SMOKE 原理25-26
• 2.4.2 SMOKE 系統(tǒng)硬件26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 層狀磁電材料鼓包樣品制備28-32
• 3.1 鼓包樣品制備28-30
• 3.2 溶膠凝膠法30
• 3.3 溶膠凝膠法制備 PZT30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 多耦合場(chǎng)下的力電耦合實(shí)驗(yàn)32-51
• 4.1 PZT 力電耦合的鼓包測(cè)試32-38
• 4.1.1 力學(xué)測(cè)試原理及模型32
• 4.1.2 傳統(tǒng)力學(xué)鼓包模型32-34
• 4.1.3 金屬 Co、Fe 薄膜鼓包力學(xué)測(cè)試34-36
• 4.1.4 外加電場(chǎng)作用下 PZT 力學(xué)性能測(cè)試36-38
• 4.2 外加力場(chǎng)作用下 PZT 電學(xué)性能測(cè)試38-43
• 4.2.1 電滯回線測(cè)試流程38
• 4.2.2 不同油壓下 PZT 電學(xué)性能測(cè)試38-41
• 4.2.3 不同油壓下 PZT/Fe 的電學(xué)性能測(cè)試41-43
• 4.3 外加磁場(chǎng)作用下 PZT 電學(xué)性能測(cè)試43-49
• 4.3.1 磁場(chǎng)垂直于厚度方向的磁電耦合測(cè)試44-45
• 4.3.2 磁場(chǎng)力平行于厚度方向向上的磁電耦合測(cè)試45-47
• 4.3.3 磁場(chǎng)力平行于厚度方向向下的磁電耦合測(cè)試47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第5章 總結(jié)和展望51-53
• 5.1 工作總結(jié)51
• 5.2 工作展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 致謝58-59
• 附錄 A：個(gè)人簡歷及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果59

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 鞠新華,任鳳章,周根樹,徐可為,趙文軫;鼓泡法測(cè)量高分子和金屬薄膜彈性模量的方法探討[J];稀有金屬材料與工程;2003年04期

2 任鳳章;鄭茂盛;劉平;賈淑果;馬戰(zhàn)紅;祝要民;;鼓膜實(shí)驗(yàn)法測(cè)試薄膜基體界面結(jié)合強(qiáng)度的進(jìn)展[J];材料研究學(xué)報(bào);2006年04期

3 潘紅兵;朱勁松;徐健健;;鐵電薄膜鐵電性能的測(cè)量[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2005年01期

4 吳秀梅;呂笑梅;朱勁松;;應(yīng)力對(duì)鉍系鐵電薄膜性能影響的研究進(jìn)展[J];物理學(xué)進(jìn)展;2006年Z1期

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本文編號(hào)：364923