一、组分材料特性对压电复合材料性能的影响（论文文献综述）
李婧[1]（2021）在《基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究》文中研究指明压电陶瓷具有极优的机电性能,是高效的电-力-声能量转换系统。功率超声换能器作为一类重要的能量转换振子,广泛应用在超声清洗、超声焊接、超声化学、超声加工等领域。压电材料已被证明具有出色的低介电损耗、优异的温度和时间稳定性和大的机电耦合能力等集成特性,对超声能量传递、转换和损耗机理的研究在绿色能源应用中起到重要推动作用。基于PZT的压电振子在高压-高温-大负载下工作,压电材料的机电性能参数高度敏感依赖于外界激励和负载工况的复杂动态特征,超声振子都会有不同程度的介电损耗和弹性损耗。避免压电振子机电性能发生突变,引起压电陶瓷严重的性能退化,发生不可逆转的改变,本文研究温度和机械应力对因极化引起的压电材料缺陷-能量域结构改变做了微观形貌和物相分析,揭示了温度场和一维力场下缺陷微观效应导致压电陶瓷畴域内部的铁电行为改变的机制,开展对压电材料介电弹性体的复杂机电行为演变的研究。探索接触界面的加工质量对声传播特性的影响,研究声负载变化对超声换能系统的能量输出稳定性和声能量传输品质的影响规律,对超声压电振子的频率响应、转换效率和阻抗匹配及装配工艺参数设计提供新的研究思路。主要研究内容如下:（1）研究Pb(Ti0.52Zr0.48)O3在外界温度变化和机械应力加载过程中材料微观结构相变演化规律及升温或外部加载对PZT-8断口微观组织形貌的影响。升温效应下,断口SEM成像表明:晶体内部缺陷密度变大,多晶缺陷处出现残余可切换极化的逐渐累积,形成明显加深的晶界线,平均粒径变大;而在单轴压作用下,晶界间形成了具有更小晶粒的畴壁分界线,多晶行为逐渐演变成为晶粒间的多晶缺陷处出现的疲劳损伤,平均粒径变小。在单一温度场或一维力场下晶格结构会发生变化,不同于室温下,转变激活能低,容易产生多相的相结构的转变。加温下,三方相的一个衍射峰逐渐过渡成四方相的两个衍射峰,加压下,四方相的两个衍射峰逐渐过渡成三方相的一个衍射峰。说明结构域切换使得各晶粒中的剩余极化和内能阈值的平衡受到破坏,材料的压电性能和机电性能发生相应的变化。（2）研究加热温度（Tc）、加热时间（Tt）、轴向压力（Pp）在老化天数（ta）下对Pb(Ti0.52Zr0.48)O3谐振频率fs的影响规律,分别为预测压电陶瓷在使用工况中温度和压力对单片压电振子乃至整个谐振系统的频率漂移提供定量评价体系。建立响应变量（谐振频率变化量（Δfs））与试验变量（Tc,Tt,Pp,ta）之间非线性函数关系-二次数学预测模型。通过响应曲面建立输入变量之间交互作用对单片PZT-8压电振子谐振频率Δfs的影响评价。（3）分别探究不同温度和应力水平下单片Pb(Ti0.52Zr0.48)O3电学参数的演化规律,用映射瀑布图表征Tc、Tt、Pp在ta下压电振子的电学参数（静态电容C1、动态电阻L1和动态电感R1）的演变趋势,在大功率条件下提供作为压电振子电学品质变化的判断依据;基于压电陶瓷畴结构的温度依赖性和大机械负载下的非线性行为,采用阻抗分析仪,得到单片压电振子在热-力环境下关键性能参数的变化,获得有效机电耦合系数keff和机械品质因数Qm的老化趋势,作为因老化效应对压电材料性能高精度影响的评价参考。（4）研究接触界面表面粗糙度（Sa）对复合棒超声压电振子keff和Qm的影响规律,利用脉冲光纤激光器和共聚焦扫描显微镜得到加工工艺参数和界面质量表征,探讨超声频振动在接触界面因反射或衰减产生波形微变对超声谐振系统性能的影响规律。建立响应变量（Δfs）与输入变量（预紧螺栓直径M（mm）和面粗糙度Sa（μm））之间非线性函数关系-二次预测模型。通过M-Sa响应曲面建立M和Sa之间交互作用对复合棒压电振子谐振频率fs的影响评价,探究界面粗糙度对压电振子机电性能的影响程度。（5）研究轻负载（液面高度HL（mm））和固体负载（单轴压Ps（MPa））对复合棒超声压电振子keff和Qm的影响规律,探究因声负载的变化造成波在传播过程中的吸收散射,对换能器的能量输出和转换效率的影响规律。分别建立响应变量（Δfs）与输入变量（M和HL,M和Ps）之间的非线性函数关系-二次预测模型,通过M-HL和M-Ps响应曲面,分别建立M和HL、M和Ps之间交互作用对复合棒压电振子谐振频率fs的影响评价,探究不同负载下超声换能系统处于失谐、非匹配状态的可能程度。
周春鸣[2]（2021）在《铌酸钾钠基陶瓷的压电物性、电畴结构及其1-3复合材料的研究》文中提出压电陶瓷是一类能够利用正逆压电效应实现机械信号和电信号相互转化的重要功能材料。目前,以Pb（Zr,Ti）O3陶瓷(简称PZT陶瓷>为代表的Pb基压电材料被广泛用于制造驱动器、传感器、谐振器、滤波器等电子元器件。但是,Pb基压电材料在生产和应用过程中会导致有毒Pb元素的挥发,对人类健康和生态环境造成了严重的危害,因而世界各国陆续出台相关的法律来禁止或限制电子设备中含Pb材料的使用。因此,研究可以取代PZT陶瓷的无Pb压电材料是一项非常重要和前沿的课题。近年来,（K,Na）NbO3基陶瓷（简称KNN基陶瓷）作为一种十分有前景的无Pb压电材料引起了广泛关注。纯KNN陶瓷具有TC≈415℃的高居里温度和优异的压电温度稳定性,但只有压电常数d33为125 pC/N、平面机电耦合系数kp为0.40的适中的压电性能。显然,与PZT陶瓷相比,纯KNN陶瓷的压电性能远未达到大部分实际应用的要求。因此,自2004年以来,科研工作者们利用多种方法来改善KNN基陶瓷的压电性能,其中组分改性的方法被认为是最有效的方法。在研究的早期阶段,KNN基陶瓷的组分改性主要集中于利用Li1+部分替代A位的K1+和Na1+,利用Ta5+和/或Sb5+替代B位的Nb5+。这类经过掺杂的KNN基陶瓷往往因为其正交—四方相变（O-T相变）下移至室温左右而获得增强的压电性能。人们在近年的研究中发现,室温下处于菱方-四方相变（R-T相变）的KNN基陶瓷可呈现非常高的d33。将BaZrO3、（Bi,Na）ZrO3、BaHfO3和（Bi,Na）HfO3等一些ABO3型氧化物掺入（K,Na）NbO3或（K,Na）（Nb,Sb）O3中,可将陶瓷的O-T相变下移,同时将R-O相变上移,从而压缩O相的温度区间。当O相的温度区间被完全压缩时,室温附近将出现R-T多型相变。这种R-T多型相变引起的两相共存可能呈现出与PZT陶瓷中准同型相界（MPB）的两相共存相类似的作用,因此通过这种组分改性可能获得非常大的d33。尽管此进展对于KNN基陶瓷的发展来说是一个极大的突破,但仍然有数个重要的问题有待研究探讨:（1）近年文献报道的一些具有高d33值的KNN基改性陶瓷在室温下究竟是否真的处于R-T共存状态的相共存仍然是一个存在很大争议的学术性的基础问题。（2）在KNN基陶瓷中,除构建R-T相界的方法之外,是否还有其它方法也能够获得相同程度或者更高的压电常数d33是一个值得探索研究的问题。（3）如何在KNN基陶瓷中实现兼具强的压电性能和良好的温度稳定性是面向应用时需要解决的一个重要问题。与PZT陶瓷中几乎温度不依存的MPB不同,利用掺杂改变相变温度、使其移至室温附近从而在室温下获得高d33值的方法往往伴随着压电性能随温度变化很大的问题。然而,在实际应用中材料的温度稳定性往往是一项很关键的技术指标。（4）如何表征电畴结构、使其可视化从而研究电畴结构随温度的变化对于理解这类组分改性的KNN基陶瓷中的高的压电性能和温度稳定性是一个非常关键的问题。尽管通过透射电子显微镜和压电原子力显微镜对KNN基陶瓷的电畴结构进行了许多研究,但这些研究大多都集中在室温下的未极化陶瓷上。对于极化KNN基陶瓷的电畴结构和变温电畴的研究却很少有报道。（5）如何获得具有良好的压电温度稳定性的1-3型（K,Na）NbO3基陶瓷/树脂压电复合材料是一个值得探索研究的问题。绝大部分有关1-3型（K,Na）NbO3基陶瓷/树脂压电复合材料的研究都只集中在室温下的机电耦合性质上,而对于复合材料的温度稳定性的研究却极少有报道。在上述的研究背景,本学位论文主要开展了关于铌酸钾钠基陶瓷的压电物性、电畴结构及其1-3复合材料的研究。主要研究内容和结果如下:一、研究了 0.96（K0.48Na0.52）（Nb0.96Sb0.04）O3-0.04（Bi0.5Na0.5）ZrO3（简称KNNS-0.04BNZ）陶瓷的相变、压电物性和电畴结构,明确了该陶瓷在室温下处于O-T相共存,并对陶瓷中本征部分和非本征部分的两部分贡献对压电性能的影响进行了探讨。首先,利用两步烧结方法制备了高致密的KNNS-0.04BNZ陶瓷,将其压电常数d33从之前文献报道的440 pC/N提升到512 pC/N。其次,根据介电温谱曲线（实部峰值对应的R-O和O-T相变温度分别为-40℃和54℃,虚部峰值对应的R-O和O-T相变温度分别为-50℃和42℃）和XRD数据分析,明确了该陶瓷在室温下处于O-T相共存。然后,进行了压电性能随温度变化的测试、热循环实验和热老化实验,考察了 KNNS-0.04BNZ陶瓷的温度稳定性。结果表明,d33值在-30℃至70℃的温区内均高于430 pC/N,在-50℃至150℃的三次连续升降温循环后从510 pC/N降为470 pC/N,在-50℃至160℃的温区内的热老化试验后维持在430pC/N以上。最后,利用酸腐蚀方法成功地揭示了极化和未极化KNNS-0.04BNZ陶瓷的电畴结构的整体特征。极化陶瓷的电畴图案是由具有各种不同宽度的长平行条纹的相对简单的构型和一些在较宽的带状条纹内呈现宽度大约为70nm精细条纹的阶层式纳米畴结构的构型所组成。此外,根据所获得的实验结果,作者还对陶瓷中的本征和非本征贡献对KNNS-0.04BNZ陶瓷的压电性能的影响进行探讨,认为室温附近的R-O和O-T相变以及相应的特征性的电畴结构对该陶瓷的压电性能和压电温度稳定性起着非常重要的作用。二、制备了（0.96-x）（K0.48Na0.52）（Nb0.96Sb0.04）O3-0.04（Bi0.5Na0.5）ZrO3-xBaZrO3陶瓷（简称 KNNS-0.04BNZ-xBZ 陶瓷,x=0～0.03）,研究了 KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的相变、压电性能和电畴结构,探讨了这类陶瓷的强压电性的物理机制。利用两步烧结方法制备了一系列的KNNS-0.04BNZ-xBZ陶瓷,发现x=0.01的组分陶瓷具有d33=610pC/N、kp=0.58、k33=0.69的非常优异的压电性能。根据介电测量和XRD分析,明确了 KNNS-BNZ-0.01BZ陶瓷的R-O、O-T和四方-立方（T-C）相变温度分别为-29℃、43℃和241℃,室温下处于R-O-T相共存。该结果有力地证明了具有R-O-T相共存的KNN基陶瓷可以在室温下获得高的压电常数d33。通过对极化KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的电畴结构的观察发现,晶粒内部的图案是由一些层状畴堆叠和在部分层状畴中含有片状精细电畴的阶层式纳米畴结构所组成。作者认为KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷中观察到的强压电性可能归因于R-O-T相共存和相应的特征性的电畴结构。三、制备了 0.96（K0.48Na0.52）（Nb0.96Sb0.04）O3-0.03BaZrO3-0.01（Bi0.50Na0.50）ZrO3（简称KNNS-0.03BZ-0.01BNZ）陶瓷,研究了该陶瓷的介电性能、铁电性质、晶体结构、压电物性和电畴结构。利用BaZrO3掺杂对R-O相变的独特调控效果和作者所在课题组之前注意到的“KNN基陶瓷的机电耦合系数于正交相中稳定”的特点,设计了一种化学组分为KNNS-0.03BZ-0.01BNZ的陶瓷。结果表明,该组分陶瓷在室温下表现出了d33=300 pC/N,kp=0.56、k33=0.69的良好压电性能。更为重要的是,d33、kp和k33在-30℃至100℃的常用温度范围内具有非常弱的压电温度依存性,它们的变化率分别小于±10%、±5%和±3.5%。此外,作者还尝试从晶体结构（正交相）、微观结构和弥散相变（R-O和O-T）等多个角度来解释KNNS-0.03BZ-0.01BNZ陶瓷在常用温度范围内表现出的弱的压电温度依存性。四、发展了一种可行的变温酸腐蚀技术方法来研究极化KNNS-0.04BNZ陶瓷在不同温度下的电畴结构,发现了酸腐蚀速率和电畴结构均随温度发生显着变化,并利用简单的数学知识讨论了一些与电畴结构和酸腐蚀相关的基础问题。利用改进的酸腐蚀法研究了极化KNNS-0.04BNZ陶瓷分别在-60℃、25℃和80℃时的电畴结构。研究发现,KNNS-0.04BNZ陶瓷的电畴结构在不同温度下呈现出不同特征的电畴构型。由于O-T相共存的结果,25℃时观察到了电畴图案中存在着大量的宽条纹中包含精细条纹的阶层式纳米畴结构。与此不同,-60℃时的电畴图案中尽管也有少量的阶层式电畴结构的存在,但绝大部分的电畴主要是由简单的长平行条纹组成。在长方体形状的规则晶粒的电畴图案中观察到相邻两组电畴间的夹角近似为63°。此现象表明,-60℃时的极化KNNS-0.04BNZ陶瓷仍至少部分处于正交晶相。80℃时腐蚀得到的电畴结构变得更加简单,主要是由宽度尺寸为几百纳米、边界笔直的长平行条纹构成。结果表明,本研究中设计的这种变温酸腐蚀技术方法对于研究不同温度的电畴结构是方便、有效而且可靠的。此外,利用简单的数学知识讨论了一些与电畴结构和酸腐蚀相关的基础问题。作者认为温度依存的电畴结构与KNNS-0.04BNZ陶瓷的温度稳定性存在密切的联系。五、选用了本研究中制备的具有良好压电温度稳定性的KNNS-0.03BZ-0.01BNZ陶瓷,以优化的切割填充技术获得了 1-3型KNN基陶瓷/树脂压电复合材料,并考察了其室温机电耦合性能和压电温度稳定性。研究发现,与KNNS-0.03BZ-0.01BNZ陶瓷相比,该复合材料具有kt值为0.54-0.67的大机电耦合系数和g33值为64～91×10-3 Vm/N的高压电电压系数。此外,该复合材料还具有其它一些有利的性能,例如Z=6.9～13.4 Mrayl的低声阻抗,ε’=130～400的低介电系数和Qm=1.3-4的低机械品质因数。更为重要的是,非常稳定,在-30℃至100℃的常用温度区间内变化率小于±5%。作者认为该压电复合材料所表现出的均衡性能对于高频超声换能器的应用是非常有利的。
桑敏[3]（2021）在《有机-无机杂化导电复合材料的界面结构设计与性能研究》文中进行了进一步梳理随着信息技术的发展,可穿戴电子设备和一些智能电子器件受到了广泛的关注。然而目前的智能电子设备通常只具备单一的性能,无法适应复杂环境中的多种功能需求。将无机导电填料引入到聚合物基体中,可以有效地结合各组分各自的优点,从而创造出不仅具有良好的加工性能,而且具有多种功能用途的有机-无机杂化导电复合材料。目前如何开发导电复合材料的多种性能,提高复合材料的各种性能以及实现多种性能的高度集成化是研究的热点。本文以有机-无机杂化导电复合材料的界面结构设计和性能研究为目标,研制了五种新型的多功能导电复合材料。一方面,通过不同的组装方法来制备不同结构的导电复合材料,如导电复合薄膜、导电复合织物和导电复合海绵,探讨结构对力学性能的影响,为构-效关系的研究提供一定的指导意义。另一方面,探究导电复合材料在电磁屏蔽、柔性电子传感和驱动等领域的应用前景,以及如何实现多种性能的高度集成,开发出具有多种功能用途并适应不同应用场景的导电复合材料。具体的研究内容和成果如下:1.PVDF/CI/MXene磁性导电复合薄膜的研制及其传感和电磁屏蔽性能。采用溶液浇铸法制备了 PVDF/CI薄膜,接着采用喷涂法制备了 PVDF/CI/MXene导电复合薄膜。基于高分子聚偏氟乙烯（PVDF）的压电性和羰基铁（CI）的磁性,该复合薄膜可对外界的应变和磁场表现出双重刺激-响应性能。导电MXene的引入使得PVDF/CI/MXene复合薄膜具备优异的导电性,从而可以有效的屏蔽外界的电磁辐射。最后基于导电复合薄膜的传感性能和电子屏蔽性能,有望作为一种可穿戴电子设备来监测人体的运动以及保护人体免受电磁辐射的伤害。2.PVDF/Ag NWs/CNTs织物传感器的研制及其人体监测和电磁屏蔽性能。采用浸渍-烘干法将银纳米线（Ag NWs）和碳纳米管（CNTs）涂覆于无纺布上,再将PVDF溶液浇铸于织物上得到PVDF/Ag NWs/CNTs多功能导电织物。织物的引入提高了复合材料的柔软性和舒适性,满足了可穿戴设备的发展要求。Ag NWs和CNTs双导电网络提高了无纺布的导电性,使得复合材料展现出优异的电磁屏蔽性能,最大屏蔽值可达到34 dB。此外,CNTs优异的力学性能也有利于提高无纺布的力学强度。重要的是,该复合材料还可以对外界的应力刺激做出响应,当受到不同力（0、20、44和60 N）的刺激时,该传感器将产生不同的压电电压（0、0.4、1.0和1.5 V）,从而具有力传感特性。最后,它不仅能及时响应不同的外部压力（响应灵敏度为0.024 V/N,响应时间为35 ms）,而且还能监测不同的身体运动,如关节弯曲、跑步和跳跃。3.PVDF/MXene/PI三明治型导电复合薄膜的研制及其人体热管理和监测与电磁屏蔽性能。采用溶液喷涂法将导电Ti3C2Tx MXene喷涂于PVDF表面,再粘贴聚酰亚胺（PI）胶带来组装三明治型导电复合薄膜。通过控制MXene的喷涂量,来提高复合材料的的电磁屏蔽性能。外界应变对中间MXene导电网络的影响,赋予了复合薄膜优异灵敏的人体监测功能,可监测手指弯曲,手臂弯曲,说话,喝水,触摸和按压等运动。最后,根据焦耳热原理,PVDF/MXene/PI复合薄膜在通电情况下可产生热量,耐高温绝缘PI胶带的粘贴有效地避免了导电层与人体的直接接触,可用于人体热治疗。4.PTFE/MXene/PI导电夹层驱动器的研制及其电热驱动和电磁屏蔽性能。通过一种非常简单和快速的“切割和粘贴”方法,将聚四氟乙烯（PTFE）和PI胶带粘在MXene薄膜表面,构建了一种柔性的PTFE/MXene/PI导电夹层结构。市售PTFE和PI胶带赋予了 PTFE/MXene/PI夹层结构理想的机械坚固性和疏水自清洁功能,因此它可以在不同的环境下工作。由于MXene薄膜的高导电性,PTFE/MXene/PI夹层结构表现出优异的电磁屏蔽能力,最大屏蔽值可达44 dB。更重要的是,基于PTFE和PI的热膨胀系数差异,PTFE/MXene/PI夹层驱动器可以在电压刺激下从PTFE侧向PI侧弯曲。最后作为概念原理,将驱动性能和电磁干扰屏蔽性能相结合,设计了一种智能屏蔽窗帘,进一步表明多功能PTFE/MXene/PI夹层结构可广泛应用于智能电子设备和柔性机器人设备。5.柔性轻质三聚氰胺海绵/MXene/聚硼硅氧烷（MSMP）混合结构的研制,用于高性能电磁干扰屏蔽和安全防护抗冲击。为提高导电复合材料的力学抗冲击性能,将导电的Ti3C2Tx和聚硼硅氧烷（PBS）掺入到多孔的三聚氰胺海绵（MS）中,提出了一种轻质柔性的三聚氰胺海绵/MXene/聚硼硅氧烷（MSMP）复合结构,该结构兼具抗外界冲击和电磁屏蔽性能。由于其剪切增稠特性,该纳米复合材料具有优异的能量耗散能力,能有效地降低外部冲击力。同时,纳米复合材料具有良好的电磁干扰屏蔽能力,最大屏蔽值可达39 dB。此外,由于PBS的粘弹性和内部的超分子网络,MSMP在切割后表现出明显的粘附性能,可以反复抵抗外部的切割损伤。最后,通过将MSMP纳米复合材料集成到普通运动服中,研制出一种安全的可穿戴运动防护装备,可以为人体提供双重保护。由于具有良好的安全防护性能和电磁干扰屏蔽性能,MSMP纳米复合材料有望在精密电子仪器和可穿戴防护设备中展现出巨大的应用潜力。
庄煜[4]（2021）在《基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究》文中研究表明足底压力分布能够反映患者足部受伤、病变、身体情况,而被用于健康监测和医疗诊断的依据。但是由于受到检测设备昂贵和测试便捷性的限制,难以全面准确地采集足底压力分布信息。目前的柔性压力传感器的无法贴合人体足部复杂曲面,且制备工艺复杂,柔韧性与优良的压力检测性能也存在兼容问题。而激光烧结（LS）技术可加工各种异形结构,可用材料种类丰富,并且激光烧结制件内部多孔结构丰富,不仅能够增加孔壁上导电填料的接触几率,提高柔性压力传感器的灵敏度,快速恢复传感器的弹性变形,提高快速响应能力。因此,激光烧结技术是制备柔性足底压力敏感鞋垫的有效方法。以碳纳米管（MCNTs）粉末为导电填料,热塑性聚氨酯（TPU）粉末为基体材料,通过多层烧结试验,制备出多层烧结试样。将其按压并测试电信号变化情况,验证作为柔性压力敏感元件的可行性。通过分析激光能量分布,研究激光与粉末的相互作用,探讨粉末颗粒激光烧结熔融机理。根据激光烧结制件内部的三维形貌,建立适合LS柔性压力敏感元件的传感模型,研究微结构尺寸分布对敏感元件力敏效应的影响,揭示LS敏感元件的传感机理。对碳纳米管导电网络特性和敏感元件的力敏效应机理进行分析,发现LS敏感元件变形引起的等效隧道结电阻系数的变化和碳纳米管浓度的变化是使LS敏感元件发生力敏效应的来源。采用强酸氧化-球磨法制备TPU/MCNTs复合粉末,利用FT-IR、TEM和SEM测试方法,对氧化前后的MCNTs粉末和TPU/MCNTs复合粉末进行分析,研究氧化前后MCNTs粉末颗粒微观形貌、表面官能团以及TPU/MCNTs复合粉末颗粒形貌和MCNTs与TPU材料之间的结合效果。利用DSC和TG测试分析TPU/MCNTs复合材料的热性能,研究MCNTs粉末含量对TPU结晶温度的影响规律,确定其预热温度及加工温度,并将其制造的压力敏感元件进行导电测试,确定TPU/MCNTs复合材料的渗流阈值,缩小配比范围。制备不同配比的TPU/MCNTs复合粉末材料,并对其进行激光烧结试验,研究不同配比和不同工艺参数对TPU/MCNTs柔性压力敏感元件传感性能、密度和尺寸精度的影响规律,采用三因素四水平的正交试验设计方法,以成型件的密度、Z向尺寸精度和灵敏度为指标,通过优化TPU/MCNTs复合粉末的激光烧结工艺,获取激光烧结成型TPU/MCNTs柔性压力敏感元件最佳工艺参数。通过逆向建模技术,构建人体足部模型,设计并制造出与受试者足部贴合的一体化LS柔性压力敏感鞋垫,测试静态站立时的足底压力。根据足底压力分布情况,利用有限元方法对鞋底进行结构设计和优化分析,并利用LS柔性敏感鞋垫对优化前后的鞋底进行足底压力测试和对比分析,实现利用激光烧结技术制造一体化柔性压力敏感鞋垫的目的,从而提升足底压力分布测试技术,保障健康监测和医学诊断的准确性。
杨佳慧[5]（2020）在《压电复合材料悬臂矩形板的动力学建模及非线性分析》文中研究指明随着科技的日益发展,近年来无人驾驶飞机在军事和民用等多个领域得到了快速的研究、发展和应用。但由于电池电量有限,无人机的续航能力一般较低,不能很好的满足各个领域的需要。通过无人机发动机的振动及空气动力载荷,利用压电材料的正压电效应,将振动能转化为电能,可以为无人机供电,这是增加续航能力的一种可行方法。本文将无人机机翼简化为复合材料层合悬臂矩形板,并在其表面铺设压电片,从理论和数值模拟两方面研究了压电复合悬臂板在承受不同的激励以及不同铺层参数下的非线性动力学响应及发电性能。该理论研究为基于振动的无人机压电能量采集器提供了理论科学依据,具有重要的工程应用价值。本文的具体研究内容分为以下几个部分:（1）将无人机机翼简化为由碳纤维增强复合材料和压电材料任意铺设的层合悬臂矩形板,承受横向简谐激励和面内参数激励的共同作用。利用经典板理论和Hamilton原理,推导出广义位移表示的压电复合悬臂板的非线性偏微分方程。利用Galerkin法将系统的非线性偏微分方程离散为两个自由度的常微分方程组。应用渐近摄动法分析了反对称正交铺设压电悬臂板主参数共振-1:2内共振的非线性振动响应。基于四维平均方程,用数值方法分析了横向外激励和面内激励对系统非线性振动的影响规律。用多尺度法研究了反对称角铺设压电悬臂板主参数共振-1:3内共振的非线性特性。根据推导的四维平均方程,利用数值方法研究了横向外激励幅值与阻尼系数对系统振动特性的影响。分析表明,反对称角铺设比反对称正交铺设的压电悬臂板的非线性行为更加复杂多变。（2）建立了压电复合悬臂矩形板能量采集器的力-电耦合方程,利用多尺度法对耦合方程进行了摄动分析,推导出系统的幅频响应方程。通过绘制一系列的幅频响应曲线,研究了外激励幅值和系统阻尼系数对系统非线性幅频特性的影响。基于力-电耦合方程,应用Matlab软件,数值模拟分析了系统取不同的阻尼系数时,横向外激励幅值对系统的非线性响应及发电性能的影响。（3）利用Galerkin法将系统的非线性偏微分方程离散为四个自由度的常微分方程。在Matlab软件中,利用四阶Runge-Kutta法,选取接近无人机机翼的尺寸和物理参数值,代入四阶非线性常微分方程组,进行了数值模拟。分别分析了压电复合材料层合悬臂矩形板在横向外激励幅值、系统阻尼和压电参数变化时,系统非线性振动响应特性。分析结果表明,系统的四阶模态存在复杂的非线性耦合关系,同步出现了周期或混沌振动等形式。研究压电复合悬臂矩形板的前四阶模态是非常必要和重要的。（4）考虑任意角铺设压电复合悬臂矩形板受一阶横向气动力和面内参数激励的共同作用,根据Reddy高阶剪切板理论和Hamilton理论建立了系统的非线性动力学方程。利用Galerkin方法进行了无量纲三阶离散,得到三自由度的非线性常微分方程。改变压电复合悬臂矩形板的铺层参数,如宽厚比、?0铺层比例以及某些铺设角度,分析了系统一阶无量纲固有频率随铺层参数变化的规律。通过数值模拟,绘制了系统在不同铺设方式下的一系列幅频响应曲线图。利用多尺度法对任意角铺设压电悬臂板的三阶非线性常微分方程进行了摄动分析。选取不同的面内静载荷值,分别画出一阶横向振动位移随来流速度变化的分叉图。分析结果表明,面内静载荷越小,系统临界失稳速度越大。改变压电层合悬臂矩形板的部分铺层角度,绘制出一阶横向振动位移随来流速度变化的分叉图。对比了两种铺设方式对系统非线性振动特性的影响。
申茂良,张岩[6]（2020）在《基于压电纳米发电机的柔性传感与能量存储器件》文中进行了进一步梳理柔性电子与柔性传感器件未来将广泛应用在物联网、可穿戴、可植入系统中,例如人体健康监控、触觉感知人造感官以及智能机器人电子皮肤等.柔性压电纳米发电机的能量转换特性,使其不仅可以作为供能器件,而且可以作为传感器件提供传感信号,可以解决柔性电子与自驱动技术中存在供能与性能的限制.纳米发电机利用调控界面与表面的极化电场可以获得高性能传感与能量存储,提供自驱动特性,同时具有与目前电子技术相媲美的高性能.本文综述了柔性压电纳米发电机在柔性传感与能量存储领域的最新研究进展.
夏毓霜[7]（2020）在《PVDF基复合薄膜的制备及其压电性能研究》文中进行了进一步梳理压电材料由于其能够实现机电转化这一独特性能引起人们广泛关注和研究,成为了智能设备中不可或缺的材料。近年来,随着互联网技术和现代电子技术的大力发展,开发面向人体生理信号采集和机械能收集的智能电子器件如便携式设备、可植入/穿戴设备、柔性应变传感器等成为研究趋势。传统无机压电材料制备工艺复杂、可塑性差,已经无法满足智能设备便携化、轻量化的需求,因此柔性好、可塑性强的以PVDF为代表的这类压电聚合物获得关注。然而压电聚合物由于其压电性能始终无法与传统无机压电材料媲美成为棘手的问题,压电复合材料在这此前提下应运而生并且得到广泛研究。本论文基于压电复合材料的研究现状,分别采用了压电无机陶瓷、导电粒子作为填料以及利用其他高聚物共混等手段,制备了PVDF基柔性压电复合材料,最后进行一系列结构表征和性能测试,探究了这些手段对于PVDF本身晶型结构和复合材料压电性能的影响。主要研究内容及结论如下:（1）通过水热合成法制备得到了立方体状和棒状NaNbO3粉体,并通过静电纺丝工艺制备得到了NaNbO3/PVDF复合纤维膜,探究了两种不同形貌NaNbO3以及不同添加量对于复合纤维膜结晶结构和活性β晶型含量以及压电性能的影响。分析表明,适量的两种不同形貌NaNbO3粉体添加到PVDF中都有利于提升复合纤维膜中β晶型的含量以及结晶度,其中立方体状NaNbO3粉体作用效果更为显着。随立方体状NaNbO3含量的增加,β晶型相对含量呈现先增加后减小的趋势,含量为9 wt%时,复合纤维膜的β晶型相对含量达到最大为81.49%,开路电压和短路电流达到了2.79V和0.75μA,约为未添加时的2.4倍和9.4倍。（2）通过HF刻蚀MAX相（Ti3AlC2）得到了MXene（Ti3C2）粉末作为导电填料,并通过流延法制备了MXene/PVDF复合薄膜。分析表明,MXene在PVDF基体中分散良好,其加入提升了PVDF复合薄膜的结晶度和β晶的相对含量,提升效果随MXene含量增加分别呈现先增大后减小的趋势。在MXene添加量为0.6 wt%时,总β晶型有效含量达到最大值45.48%,复合薄膜的压电输出性能最佳,相比较纯PVDF薄膜,开路电压由0.82V提升至3.38V,短路电流由40n A提升至370n A。（3）采用质量分数为0.3 wt%的MXene作为导电填料,PVDF和PMMA的混合体系作为基体,通过流延法制备得到了MXene（0.3）/PMMA/PVDF复合薄膜。探究了PVDF和PMMA占比对于复合薄膜结晶结构和活性β晶型含量和介电、铁电性能以及压电性能的影响。分析表明,PMMA与PVDF的相容性良好。PMMA能够促进PVDF中β晶型的生成,提升β晶型含量,在PVDF/PMMA占比为9/1、8/2以及7/3时,β晶的相对含量都得到较大提升,在70%以上。但是由于PMMA加入后的稀释效应以及PMMA与PVDF之间分子间作用力,PVDF的结晶度随着PMMA占比的增加降低明显,复合薄膜中β晶的有效含量降低。相较于未添加PMMA的MXene/PVDF薄膜,复合薄膜的压电输出性能降低。
张慧慧[8]（2020）在《PVDF基1-3型压电复合材料制备及性能研究》文中认为传统1-3型压电复合材料中多使用固化体积收缩小没有压电性的环氧树脂基填充,聚合物相无法从微观角度对无机压电体产生影响从而增强复合体系压电效应。因此,本论文通过压电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯P（VDF-TrFE）或β相的偏氟乙烯PVDF为填充、定向的新型弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3（以下简称PMN-PT）为无机压电体,使用切割-热压法制备了7孔、12孔结构的PMN-PT/PVDF、PMN-PT/P（VDF-TrFE）1-3型压电复合材料;然后对复合结构中各相的组分、性能、反向极化、空间尺寸（空间分布、取向、纵横比）进行研究探索,根据参数设计多孔模具,研究工艺,制备了厚度为0.9 mm、1.2 mm、1.5 mm、1.8 mm、2.1 mm的压电复合材料薄片;最后采用压电测试仪、阻抗分析仪和铁电测试仪对比分析了介电、铁电、压电、应变性能的变化规律。取得的研究成果如下:1)采用热压工艺制备了 PVDF聚合物圆柱块体,通过XRD和DSC表征了 PVDF和P（VDF-TrFE）块体的结晶晶型。结果表明PVDF在16-24°范围出现三处衍射峰,存在α、β和γ混合晶型,而P（VDF-TrFE）在20.7°只出现β晶型的典型衍射峰。P（VDF-TrFE）相变温度为70℃-140℃,分子量为90M的PVDF熔融温度为165.1℃,P（VDF-TrFE）熔融温度为155℃。以上参数为选择热压的制备参数165℃、2 h、3 MPa提供了依据,发现在此条件下得到的聚合物基体致密、透光性好、界面均匀、机械性能优良,为后续复合奠定了良好的基础。2)制备了 7孔和12孔结构的PMN-PT/PVDF、PMN-PT/P（VDF-TrFE）1-3型压电复合材料薄片,对其进行不同方向极化（PMN-PT:1 MV/m,5 min;PVDF:5 MV/m,110℃,30 min）。复合材料在低于矫顽电场0.5 MV/m时,只产生单相的逆压电效应。高于矫顽场时,产生由聚合物和单晶共同发挥作用的“蝶形”应变曲线。在低频区,随着频率的升高,复合材料的介电常数εr随之缓慢降低,介电损耗tanδ比较稳定,高频区（>1 MHz）,εr随频率的升高迅速减小。当纵横比为1.4时,样品厚度为2.1 mm,7孔复合材料正面的压电常数d33为-1501 pC/N,机电耦合系数kt值为0.68;12孔复合材料正面的d33为1125 pC/N,kt值为0.97,两相界面产生了切应力,应力与应变反向,导致压电常数降低。当电场为1.85 MV/m时,剩余极化值Pr为6.6μC/m2,最大极化值Pm为7.6μC/m2,此结构参数下电学性能最佳。以上结果表明,以具有压电效应的PVDF聚合物取代环氧树脂基填充材料,可以发挥压电聚合物的电致形变作用,增强无机单晶的压电效应;此外,1-3型复合材料可提供多信号接受点,在矩阵式超声探头上有潜在的应用前景。
陈宁[9]（2020）在《压电晶片驱动的新型柔性微动平台热-压电-力耦合分析与控制》文中认为随着微机电系统和纳米科学技术的飞速发展,作为微纳米运动平台或系统主要组成部分的微智能驱动器、柔顺机构、超/高精度传感器以及高性能控制器,在行程、功能、精度、运动特性及智能化等方面都已得到了极大提升,从而成就了其在高端装备制造、生物医学、光学通讯、航空航天等高科技产业以及交叉学科前沿领域的战略性主导地位。然而,由于以往所采用叠堆型压电陶瓷驱动器或音圈电机与柔性机构构成的微纳米运动平台或系统,多存在整体结构尺寸大、加工及部件成本高、行程小、装配误差大等缺点,因而极大地限制了其在超/高精密加工、超分辨显微生物医学成像、微/纳米操作、空间光通讯、遥感与测量等更具苛刻精度、性能要求技术与装备领域的发展和应用。针对以上诸多限制,本文提出并设计了一种由压电（陶瓷）晶片驱动器驱动的三自由度一体化全柔性薄板型微动平台（简称三自由度柔性压电晶片微动平台）,以满足多学科多领域前沿科技对微纳机电系统提出的更小尺寸、更低成本、更大行程等要求。尤其,为传统柔顺微动平台、微/纳操作台以及快速转向反射镜等微纳米运动平台或系统在精密工程领域中的诸多应用限制场景,提供了可行有效的方案。并重点研究了压电晶片驱动器如何通过与能量（如电能和热能）之间的复杂、精准的耦合作用实现柔性压电微动平台优良静/动态特性的科学规律。具体主要研究内容如下:首先,同时考虑了电场和温度场变化引起的热-压电（参数）耦合对单/双层压电晶片驱动器外部弯曲特性的影响,以及微驱动器弯曲时横向变形对内部应力应变分布和中性面位置的影响,进而基于欧拉伯努利梁理论,分别建立了其在热/电载荷及热电载荷复合作用下的静力学挠度输出改进模型和热-压电耦合挠度输出改进模型,并进行了仿真和实验验证。此外,研究了结构尺寸变化对单/双层压电晶片驱动器输出特性的影响,并求得了单层压电晶片驱动器的等效惯性矩,确定了其最大端部挠度输出时的最优厚度比,从而为压电晶片驱动器的优化设计和分析提供了理论支持和依据。其次,提出了一种由压电晶片驱动器驱动且具有更小尺寸、更低成本、更大行程等优点的三自由度一体化全柔性薄板型微动平台,并基于柔度矩阵法,建立了包含其各组成单元结构尺寸及分布位置尺寸参数的热-压电-力耦合静力学输出模型。同时,采用2个四象限位置敏感探测器实现了该柔性压电晶片微动平台的三自由度位姿输出量检测,并分别进行了其在热/电载荷及热电载荷复合作用下的仿真和实验,验证了所建立的热-压电-力耦合静力学输出模型的有效性和准确性。此外,研究了结构尺寸变化对柔性压电晶片微动平台输出行程和固有频率的影响,并确定了该微动平台中心点在限制电压下的三自由度运动范围,从而为此类一体化全柔性薄板型微动平台的设计和优化提供了理论依据和指导。再次,分析了三自由度柔性压电晶片微动平台在微纳米运动过程中的内部热-压电-力耦合影响,确定了其内部各压电晶片驱动器等效形变量与微动平台位姿输出量之间的转换关系,并将该具有分布参数特点的柔性压电晶片微动平台等效为三自由度弹簧-质量-阻尼集中参数系统模型,进而基于拉格朗日第二类方程,建立了该三自由度柔性压电晶片微动平台在热电复合场下的热-压电-力耦合动力学模型。同样,通过仿真和实验验证了所建立动力学模型的有效性和准确性,从而为基于系统数学模型的反馈控制方法研究提供了可用的理论模型。最后,基于已建立的单层压电晶片驱动器热-压电耦合静力学挠度输出改进模型,求得了可将热载荷转化为等效电载荷的热-电转换系数,补偿了因温度变化引起的柔性压电微动平台内部各压电晶片驱动器挠度输出误差,并基于已建立的柔性压电晶片微动平台热-压电-力耦合动力学模型,引入了基于扩张状态观测器的滑模控制方法,最终实现了该三自由度柔性压电晶片微动平台在热电复合场下的高精密位姿解耦伺服控制。
王雷杰[10]（2020）在《钛酸铋钠基铁电材料的压电、机电响应和储能行为的研究》文中认为压电陶瓷作为可以将电能与机械能相互转换的新型功能材料,其材料本身有着优异的物理特性和稳定的化学性质,并且具有成本低廉,易于加工成多种形状等优点,受到了人们的广泛关注。然而传统的铅基压电陶瓷因为会对环境和人类造成危害,所以使得研究和开发高性能的无铅压电陶瓷体系成为了新时代的必然趋势。在无铅压电陶瓷体系中,钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称BNT)陶瓷因为有着居里温度高,机电耦合系数好和铁电压电性能优异等优点而备受关注。但是该材料也有着较高的电导率和矫顽场,极化困难等缺点。因此,本论文通过固溶改性和构建0-3型复合材料的手段对BNT材料进行改性,对其微观结构、压电、介电、铁电、电致应变和储能性能进行了研究。基于固溶改性的方法成功制备了 BNT基的二元固溶体0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3 纳 米 棒（BNT-BT NWs）和（1-x）Bi0.5Na0.5TiO3-x(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3（BNT-xBCZT）以及 BNT 基的三元固溶体（1-x）(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBiScO3（BNT-BT-xBS）。BT NWs 的引入可以使得BNT陶瓷完成室温下铁电相到遍历弛豫相的转变,从而获得具有良好温度稳定性的大应变（S=0.17%）。而BCZT的掺杂同样使得BNT逐渐从铁电相转变为遍历弛豫相,并在组分x=0.08时获得优异的应变性能（S=0.46%）。通过将BS引入到BNT-BT的二元固溶体中,成功的将TF-R调节到室温,从而获得0.35%的大应变以及具有0.018 m4/C2的良好热稳定的高电致伸缩系数。通过构建BNT基0-3型复合材料,成功的制备了 0.83(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.17(Bi0.5K0.5)TiO3:xZnO（BNT-BKT:xZnO）和 0.92(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06BaTiO3-0.02(K0.5Na0.5)NbO3:xBi4Ti3O12（BNT-BT-BKT:xBiT）复合陶瓷。前者通过引入ZnO改善BNT陶瓷的压电性能（d33～109pC/N）,并且提高陶瓷压电性能的温度稳定性（120℃时,d33约为初始值的73%）和应变性能的疲劳稳定性（循环105次后,S的变化程度<8%）。后者通过引入BiT,成功的实现了大的应变（S=0.2%）和具有优异的温度稳定性的电致伸缩性能（Q33=0.0327 m4/C2）。利 用 固 溶改性 的 方法制 备 了（1-x）（0.9CaTiO3-0.1BiScO3）-x(0.955Bi0.5Na0.5TiO3-0.045BaAl0.5Ta0.5O3)（（1-x）CT-BS-xBNT-BAT）和（1-x）(0.65Bi0.5Na0.5TiO3-0.35Sr0.85Bi0.1TiO3)-xAgNbO3（BNT-SBT-xAN）来研究其储能特性。前者通过引入线性材料CT-BS,成功的提高击穿场强和降低剩余极化强度,实现了优异的储能性能（Wrec=3.13 J/cm3和η=88.4%）,并且获得了良好的频率和疲劳稳定性。后者通过SBT来调节BNT基和AN基陶瓷的优缺点,实现了Wrec=4.53J/cm3和η=86.7%的出色的储能性能和较为优异的温度、频率和疲劳稳定性。
二、组分材料特性对压电复合材料性能的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、组分材料特性对压电复合材料性能的影响（论文提纲范文）
（1）基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 压电陶瓷发展概况 |
| 1.1.1 压电材料分类 |
| 1.1.2 硬性压电材料制备方法概述 |
| 1.1.3 PZT在热-力环境下的老化效应研究现状 |
| 1.1.4 压电陶瓷机电特性研究现状 |
| 1.2 功率超声振子能量损失研究概述 |
| 1.2.1 功率超声振子研究进展 |
| 1.2.2 功率超声振子能量转换影响的研究进展 |
| 1.2.3 功率超声振子能量损失影响的研究进展 |
| 1.2.4 功率超声振子能量在接触界面的研究进展 |
| 1.3 功率超声振子在不同负载下机电性能的研究概述 |
| 1.3.1 功率超声振子在硬性负载下的研究现状 |
| 1.3.2 功率超声振子在软性负载下的研究现状 |
| 1.4 选题的背景及意义 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 2.纵向振动复合棒超声压电振子设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 33k纵向振动压电换能器理论设计 |
| 2.2.1 压电陶瓷元件振动模式与压电方程 |
| 2.2.2 压电材料及压电换能器的主要性能参数 |
| 2.2.3 有损耗的晶片级联的机电等效图 |
| 2.2.4 压电换能器的机械共振频率方程 |
| 2.2.5 功率超声电源的选型 |
| 2.3 33k纵向振动变幅杆理论设计 |
| 2.3.1 变幅杆主要性能参数 |
| 2.3.2 变幅杆分类 |
| 2.3.3 超声变幅杆的选型和固定 |
| 2.3.4 半波长圆截面阶梯型变幅杆频率方程 |
| 2.3.5 复合棒纵向振动超声压电振子共振频率方程 |
| 2.4 33k超声压电振子COMSOL有限元分析 |
| 2.4.1 压电振子模型建立 |
| 2.4.2 压电振子模态分析 |
| 2.4.3 压电振子谐响应分析 |
| 2.5 试验设计方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.单片纵向压电振子在温度场下的机电性能演变 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 加温下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理论模型 |
| 3.3 加温下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微观组织及物相分析 |
| 3.3.1 加温试验平台 |
| 3.3.2 显微结构 |
| 3.3.3 物相结构 |
| 3.4 不同温度下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3电学参数的演变 |
| 3.4.1 温度影响下的单片PZT-8等效电路模型 |
| 3.4.2 温度对单片PZT-8动态电容C_1的老化影响 |
| 3.4.3 温度对单片PZT-8动态电感L_1的老化影响 |
| 3.4.4 温度对单片PZT-8动态电阻R_1的老化影响 |
| 3.5 不同温度下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3机电性能演变 |
| 3.5.1 温度对单片PZT-8谐振频率f_s的老化影响 |
| 3.5.2 温度对单片PZT-8有效机电耦合系数k_(eff)的老化影响 |
| 3.5.3 温度对单片PZT-8机械品质因数Q_m的老化影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4.单片纵向压电振子在一维力场下的机电性能演变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 一维轴向压力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理论模型 |
| 4.3 一维轴向压力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微观组织及物相分析 |
| 4.3.1 加力试验平台 |
| 4.3.2 显微结构 |
| 4.3.3 物相结构 |
| 4.4 一维轴向压力下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3电学参数的演变 |
| 4.4.1 单轴压影响下单片PZT-8的等效电路模型 |
| 4.4.2 一维压缩应力对单片PZT-8动态电容C_1的老化影响 |
| 4.4.3 一维压缩应力对单片PZT-8动态电感L_1的老化影响 |
| 4.4.4 一维压缩应力对单片PZT-8动态电阻R_1的老化影响 |
| 4.5 一维轴向压力下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的机电性能演变 |
| 4.5.1 一维压缩应力对单片PZT-8谐振频率f_s的老化影响 |
| 4.5.2 一维压缩应力对单片PZT-8有效机电耦合系数k_(eff)的老化影响 |
| 4.5.3 一维压缩应力对单片PZT-8机械品质因数Q_m的老化影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5.复合棒超声压电振子在接触界面的机电特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 接触界面建模 |
| 5.3 激光加工接触界面的表征 |
| 5.3.1 超声压电振子的装配 |
| 5.3.2 激光加工接触界面的工艺参数 |
| 5.3.3 接触界面微观形貌表征 |
| 5.3.4 接触界面粗糙度表征 |
| 5.4 复合棒超声压电振子在不同接触界面下的机电特性分析 |
| 5.4.1 接触界面粗糙度对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
| 5.4.2 接触界面粗糙度对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
| 5.4.3 接触界面粗糙度对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.复合棒超声压电振子在不同负载下的机电特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 负载分类 |
| 6.3 液体负载下复合棒超声压电振子的机电特性分析 |
| 6.3.1 液体负载试验平台 |
| 6.3.2 液面高度对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
| 6.3.3 液面高度对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
| 6.3.4 液面高度对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
| 6.4 固体负载下复合棒超声压电振子的机电特性分析 |
| 6.4.1 固体负载试验平台 |
| 6.4.2 力负载对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
| 6.4.3 力负载对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
| 6.4.4 力负载对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7.结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）铌酸钾钠基陶瓷的压电物性、电畴结构及其1-3复合材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 压电铁电材料 |
| 1.1.1 压电材料 |
| 1.1.2 铁电材料 |
| 1.1.3 压电材料与铁电材料的关系 |
| 1.2 压电陶瓷及研究现状 |
| 1.2.1 压电陶瓷的铁电性 |
| 1.2.2 压电陶瓷的内部结构 |
| 1.2.3 主要压电陶瓷及研究现状 |
| 1.2.3.1 铅基压电陶瓷 |
| 1.2.3.2 无铅压电陶瓷 |
| 1.3 压电陶瓷的制备和表征 |
| 1.4 压电陶瓷的主要性能参数 |
| 1.5 电畴 |
| 1.5.1 电畴的定义及研究意义 |
| 1.5.2 电畴的观察方法 |
| 1.6 压电复合材料 |
| 1.6.1 1-3压电复合材料的定义及研究意义 |
| 1.6.2 1-3压电复合材料的制备 |
| 1.7 论文概要 |
| 第二章 0.96(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_3-0.04(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_3陶瓷的相变、压电物性和电畴结构 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 KNNS-xBNZ陶瓷的压电性能和晶体结构 |
| 2.3.2 KNNS-0.04BNZ陶瓷的介电性能和铁电性质 |
| 2.3.3 KNNS-0.04BNZ陶瓷的压电温度稳定性 |
| 2.3.4 KNNS-0.04BNZ陶瓷的电畴结构 |
| 2.3.5 KNNS-0.04BNZ陶瓷的压电性能的本征和非本征贡献 |
| 2.4 本章结论 |
| 第三章 0.95(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_3-0.04(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_3-0.01BaZrO_3陶瓷的强压电性和菱方-正交-四方相共存 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 样品表征 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 KNNS-0.04BNZ-xBZ陶瓷的强压电性 |
| 3.3.2 KNNS-0.04BNZ-xBZ陶瓷的介电性能和晶体结构 |
| 3.3.3 KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的电畴结构 |
| 3.3.4 KNNS-0.04BNZ-0.01BZ陶瓷的强压电性的原因分析 |
| 3.4 本章结论 |
| 第四章 0.96(K_(0.48)Na_(0.52))(Nb_(0.96)Sb_(0.04))O_3-0.03BaZrO_3-0.01(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_3陶瓷的良好压电温度稳定性 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的介电性质和铁电性能 |
| 4.3.2 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的晶体结构 |
| 4.3.3 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的压电物性 |
| 4.3.4 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的电畴结构 |
| 4.3.5 KNNS-0.03BNZ-0.01BZ陶瓷的良好温度稳定性的原因 |
| 4.4 本章结论 |
| 第五章 利用酸腐蚀方法对(Bi,Na)ZrO_3改性(K,Na)(Nb,Sb)O_3压电陶瓷的不同温度的电畴结构的研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.2.1 陶瓷样品的制备和表征 |
| 5.2.2 改进的酸腐蚀技术 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 KNNS-0.04BNZ陶瓷的物理性质 |
| 5.3.2 KNNS-0.04BNZ陶瓷的不同温度的电畴结构 |
| 5.3.3 与电畴结构和酸腐蚀相关的基本问题的讨论 |
| 5.4 本章结论 |
| 第六章 良好压电温度稳定性的1-3型(K,Na)NbO_3基陶瓷/树脂复合材料 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.2.1 复合材料的制备 |
| 6.2.2 复合材料的表征 |
| 6.3 实验结果和讨论 |
| 6.3.1 1-3复合材料的微观结构和谐振特性 |
| 6.3.2 1-3复合材料的物理性质与比较 |
| 6.3.3 1-3复合材料的压电温度稳定性 |
| 6.4 本章结论 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.1.1 本论文的主要内容 |
| 7.1.2 本论文的主要成果 |
| 7.1.3 本论文的创新点 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 发表论文及获奖情况 |
| 英文论文一 |
| 英文论文二 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）有机-无机杂化导电复合材料的界面结构设计与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有机-无机杂化导电复合材料概述 |
| 1.3 有机-无机杂化导电复合材料的分类 |
| 1.3.1 薄膜型 |
| 1.3.2 织物型 |
| 1.3.3 多孔海绵型 |
| 1.3.4 其他类型 |
| 1.4 有机-无机杂化导电复合材料的制备 |
| 1.4.1 熔融复合 |
| 1.4.2 原位聚合 |
| 1.4.3 溶液混合 |
| 1.4.4 其他方法 |
| 1.5 有机-无机杂化导电复合材料的应用 |
| 1.5.1 传感领域 |
| 1.5.2 电磁屏蔽领域 |
| 1.5.3 电热驱动领域 |
| 1.6 本文的研究目标与研究内容 |
| 第2章 PVDF/CI和PVDF/CI/MXene压电复合薄膜的制备与性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 PVDF/CI复合薄膜的制备 |
| 2.2.3 PVDF/CI/MXene复合薄膜的制备 |
| 2.2.4 表征方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 PVDF/CI复合薄膜的结构表征 |
| 2.3.2 PVDF/CI复合薄膜的拉伸性能和磁响应性能 |
| 2.3.3 PVDF/CI复合薄膜的传感性能 |
| 2.3.4 PVDF/CI复合薄膜的电磁屏蔽性能 |
| 2.3.5 PVDF/CI/MXene复合薄膜的结构及电磁屏蔽性能 |
| 2.3.6 PVDF/CI复合薄膜的磁-力-电耦合性能机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 PVDF/AgNWs/CNTs可穿戴织物的研制及性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 银纳米线(Ag NWs)溶液的合成 |
| 3.2.3 基于PVDF/AgNWs/CNTs导电织物的可穿戴传感器的制备 |
| 3.2.4 表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 所合成的Ag NWs溶液和PVDF基复合材料的表征 |
| 3.3.2 PVDF基复合材料的疏水自清洁功能 |
| 3.3.3 PVDF基复合材料的电磁屏蔽性能 |
| 3.3.4 PVDF基复合材料的力传感性能 |
| 3.3.5 PVDF基复合材料的人体监测性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 PVDF/MXene/PI导电复合薄膜的制备及性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 MXene纳米片的合成 |
| 4.2.3 PVDF/MXene/PI复合薄膜的制备 |
| 4.2.4 表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 所合成的MXene纳米片的表征 |
| 4.3.2 PVDF/MXene/PI夹层结构的表征 |
| 4.3.3 PVDF/MXene/PI夹层结构的应变传感性能 |
| 4.3.4 PVDF/MXene/PI夹层结构的人体监测性能 |
| 4.3.5 PVDF/MXene/PI夹层结构的电磁屏蔽性能 |
| 4.3.6 PVDF/MXene/PI夹层结构的电热性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 PTFE/MXene/PI导电夹层驱动器的研制及性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 二维过渡金属碳化物(MXene)纳米片的合成 |
| 5.2.3 表征方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 MXene薄膜和PTFE/MXene/PI夹层结构的制备与表征 |
| 5.3.2 PTFE/MXene/PI夹层结构的机械稳健性 |
| 5.3.3 PTFE/MXene/PI夹层结构的疏水自清洗性能 |
| 5.3.4 PTFE/MXene/PI夹层结构的导电性和电磁干扰屏蔽性能 |
| 5.3.5 U型PTFE/MXene/PI驱动器的电加热性能 |
| 5.3.6 S型PTFE/MXene/PI驱动器和基于PTFE/MXene/PI夹层结构的四指夹持器 |
| 5.3.7 一种智能窗帘:屏蔽光和电磁辐射 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 柔性海绵/MXene/PBS导电复合材料的研制及性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验材料 |
| 6.2.2 聚硼硅氧烷(PBS)的制备 |
| 6.2.3 MXene纳米片的合成 |
| 6.2.4 MSMP纳米复合材料的制备 |
| 6.2.5 表征方法 |
| 6.3 结果和讨论 |
| 6.3.1 MXene纳米片和PBS的合成和表征 |
| 6.3.2 MSMP纳米复合材料的合成和表征 |
| 6.3.3 MSMP纳米复合材料的力学性能 |
| 6.3.4 MSIMP纳米复合材料的粘附性能 |
| 6.3.5 MSMP纳米复合材料的防护和抗冲击性能 |
| 6.3.6 MSMP纳米复合材料的电磁屏蔽性能 |
| 6.3.7 基于MSMP运动防护服的研制 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 研究的目的及意义 |
| 1.2 柔性压力传感器的研究现状 |
| 1.2.1 足底压力测量技术的发展 |
| 1.2.2 柔性压力传感器的研究现状 |
| 1.2.3 柔性压力传感器的性能参数 |
| 1.2.4 柔性压力传感器可用材料的研究现状 |
| 1.2.5 柔性压力传感器的制造技术研究现状 |
| 1.3 激光烧结技术研究现状 |
| 1.3.1 激光烧结技术的原理及特点 |
| 1.3.2 激光烧结技术及烧结机理研究现状 |
| 1.3.3 激光烧结技术可用材料研究现状 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 激光烧结柔性压力敏感元件成型机理及传感机制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光烧结柔性压力敏感元件材料选取及可行性分析 |
| 2.2.1 压力敏感元件柔性基体材料 |
| 2.2.2 压力敏感元件导电填料 |
| 2.2.3 激光烧结热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末可行性分析 |
| 2.3 激光烧结热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末成型机理 |
| 2.3.1 激光空间传播的能量分布 |
| 2.3.2 激光能量与粉末颗粒相互作用 |
| 2.3.3 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末激光烧结熔融过程分析 |
| 2.4 激光烧结柔性压力敏感元件的传感机制 |
| 2.4.1 多孔结构敏感元件的传感机理分析 |
| 2.4.2 激光烧结敏感元件模型构建 |
| 2.4.3 激光烧结敏感元件数值仿真结果及分析 |
| 2.5 柔性压力敏感元件电学特性分析 |
| 2.5.1 宏观渗流理论 |
| 2.5.2 隧道效应理论 |
| 2.6 碳纳米管的导电网络形成及导电机制 |
| 2.6.1 碳纳米管导电网络分析 |
| 2.6.2 碳纳米管导电网络压阻效应机理 |
| 2.6.3 敏感元件变形对碳纳米管导电网络的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 压力传感元件激光烧结原料的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 碳纳米管氧化改性方法 |
| 3.3 氧化碳纳米管化学结构分析 |
| 3.3.1 氧化碳纳米管表面官能团变化情况 |
| 3.3.2 碳纳米管强酸氧化过程分析 |
| 3.3.3 氧化碳纳米管形态变化情况 |
| 3.4 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备及性能分析 |
| 3.4.1 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末的制备 |
| 3.4.2 复合粉末微观形貌分析 |
| 3.4.3 复合粉末的热性能分析 |
| 3.4.4 激光烧结敏感元件加工温度的确定 |
| 3.4.5 氧化碳纳米管对复合材料导电性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 激光烧结聚氨酯/碳纳米管压力敏感元件工艺及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性压力敏感元件的制备设计方案 |
| 4.2.1 敏感元件的设计制造 |
| 4.2.2 激光烧结快速成型设备 |
| 4.2.3 材料表征方法与测试仪器 |
| 4.3 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件性能的影响 |
| 4.3.1 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件传感性能影响 |
| 4.3.2 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件密度影响 |
| 4.4 LS工艺参数优化对压力敏感元件性能的影响 |
| 4.4.1 试验方案设计 |
| 4.4.2 单一指标试验结果与分析 |
| 4.5 多指标试验结果与分析 |
| 4.5.1 综合加权评价 |
| 4.5.2 实验结果 |
| 4.5.3 试验结果验证 |
| 4.5.4 TPU/MCNTs压力敏感元件性能对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 足底压力敏感鞋垫的设计与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 压力敏感鞋垫的设计及制作 |
| 5.2.1 足部三维模型的建立 |
| 5.2.2 压力敏感鞋垫的设计和制作 |
| 5.3 压力敏感鞋垫性能测试 |
| 5.3.1 压力敏感鞋垫柔弹性测试 |
| 5.3.2 压力敏感鞋垫标定 |
| 5.3.3 静态足底压力测量实验 |
| 5.3.4 足底压力测量结果分析 |
| 5.4 激光烧结压力敏感鞋垫在足底矫正的应用研究 |
| 5.4.1 足底矫正的方法 |
| 5.4.2 矫正鞋底的结构优化设计 |
| 5.4.3 鞋底结构的二次优化及足底压力测试对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 东北林业大学博士学位论文修改情况确认表 |
（5）压电复合材料悬臂矩形板的动力学建模及非线性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 复合材料层合板简介及动力学研究现状 |
| 1.2.1 复合材料层合板的研究现状 |
| 1.2.2 悬臂板动力学研究现状 |
| 1.3 压电悬臂结构的动力学研究现状 |
| 1.3.1 压电效应及压电材料 |
| 1.3.2 压电悬臂结构研究现状 |
| 1.4 气动力作用下层合板研究现状 |
| 1.4.1 气动力作用复合材料层合板动力学研究现状 |
| 1.4.2 气动力作用下压电悬臂板研究现状 |
| 1.5 课题来源 |
| 1.6 论文的研究内容 |
| 第2章 横向及面内激励作用下压电复合材料悬臂矩形板的动力学建模 |
| 2.1 建立经典板压电复合材料悬臂板运动方程 |
| 2.2 无量纲化动力学方程 |
| 2.3 利用Galerkin方法对动力学方程进行两阶离散 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 压电复合材料悬臂矩形板1:2和1:3内共振的非线性动力学研究 |
| 3.1 反对称正交铺设压电悬臂板1:2内共振分析 |
| 3.1.1 摄动分析 |
| 3.1.2 横向外激励幅值对系统非线性振动特性的影响 |
| 3.1.3 面内激励幅值对系统非线性振动特性的影响 |
| 3.2 反对称角铺设压电悬臂板1:3内共振分析 |
| 3.2.1 横向外激励幅值对系统非线性振动特性的影响 |
| 3.2.2 阻尼系数对系统非线性振动特性影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 压电复合材料悬臂矩形板的发电性能研究 |
| 4.1 建立压电复合材料层合悬臂板的力-电耦合方程 |
| 4.1.1 电压与横向位移的关系 |
| 4.1.2 横向位移与电压的关系 |
| 4.2 压电复合材料层合悬臂板力-电耦合方程的摄动分析 |
| 4.3 输出电压的幅频响应分析 |
| 4.3.1 外激励幅值的影响 |
| 4.3.2 阻尼系数的影响 |
| 4.4 不同阻尼系数对系统非线性振动行为的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 数值模拟研究压电复合材料悬臂矩形板的非线性振动特性 |
| 5.1 利用Galerkin方法对动力学方程进行离散 |
| 5.2 横向外激励幅值对系统非线性振动特性的影响 |
| 5.3 阻尼系数对系统非线性振动特性的影响 |
| 5.4 压电系数对系统非线性振动特性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 气动力作用下角铺设压电复合材料悬臂矩形板的动力学建模及幅频特性分析 |
| 6.1 建立高阶板任意角铺设压电层合悬臂板非线性振动方程 |
| 6.2 利用Galerkin方法离散角铺设悬臂板 |
| 6.3 固有频率分析 |
| 6.4 幅频响应分析和盆地边界图 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 气动力作用下角铺设压电复合材料悬臂矩形板1:2:3内共振分析及数值模拟研究 |
| 7.1 摄动分析 |
| 7.2 来流速度对系统非线性振动特性的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）PVDF基复合薄膜的制备及其压电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压电物理基础 |
| 1.2.1 压电效应 |
| 1.2.2 压电效应微观机理 |
| 1.3 柔性压电材料概述 |
| 1.3.1 压电聚合物材料 |
| 1.3.2 压电复合材料 |
| 1.4 PVDF压电薄膜概述 |
| 1.4.1 PVDF薄膜晶型和性能 |
| 1.4.2 PVDF薄膜的制备方法 |
| 1.4.3 PVDF薄膜的极化方式 |
| 1.5 本课题研究的目的及意义 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第二章 NaNbO_3/PVDF复合纤维膜的制备与压电性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 实验步骤 |
| 2.2.4 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 NaNbO_3形貌与结构 |
| 2.3.2 NaNbO_3/PVDF复合纤维膜形貌与结构分析 |
| 2.3.3 压电性能分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 MXene/PVDF复合薄膜的制备与压电性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 实验步骤 |
| 3.2.4 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 MXene形貌与结构分析 |
| 3.3.2 MXene/PVDF复合薄膜的形貌和结构分析 |
| 3.3.3 MXene/PVDF复合薄膜的介电及铁电性能 |
| 3.3.4 MXene/PVDF复合薄膜的压电性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 MXene/PMMA/PVDF复合薄膜的制备与压电性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原材料 |
| 4.2.2 实验设备 |
| 4.2.3 实验步骤 |
| 4.2.4 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 MXene/PMMA/PVDF复合薄膜的形貌与结构分析 |
| 4.3.2 MXene/PMMA/PVDF复合薄膜的介电与铁电性能分析 |
| 4.3.3 Mxene/PMMA/PVDF复合薄膜的压电性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
（8）PVDF基1-3型压电复合材料制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 压电材料概述 |
| 1.1.1 发展历史 |
| 1.1.2 压电效应 |
| 1.2 PVDF基聚合物的结构 |
| 1.2.1 PVDF的结构 |
| 1.2.2 P(VDF-TrFE)的结构 |
| 1.3 PMN-PT的结构及性能 |
| 1.3.1 PMN-PT的结构 |
| 1.3.2 PMN-PT的性能 |
| 1.4 1-3型压电复合材料概述 |
| 1.4.1 研究现状 |
| 1.4.2 制备工艺 |
| 1.5 论文研究目的及研究内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2 1-3型压电复合材料的理论研究 |
| 2.1 连通结构和耦合机理 |
| 2.2 1-3型复合材料的理论模型 |
| 2.3 1-3型复合材料的结构参数 |
| 2.4 1-3型复合材料的极化机理 |
| 3 热压PVDF基聚合物的结晶性能研究 |
| 3.1 实验材料和设备 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 DSC分析 |
| 3.3.2 XRD分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 7孔1-3型压电复合材料的制备及性能表征 |
| 4.1 实验材料和设备 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 复合材料的结构形貌表征 |
| 4.3.2 复合材料的介电性能研究 |
| 4.3.3 复合材料的铁电性能研究 |
| 4.3.4 复合材料的应变性能研究 |
| 4.3.5 复合材料的压电性能研究 |
| 4.3.6 复合材料的阻抗特性研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 12孔1-3型压电复合材料的制备及性能表征 |
| 5.1 实验材料及设备 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 复合材料的介电性能研究 |
| 5.3.2 复合材料的压电性能研究 |
| 5.3.3 复合材料的阻抗特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（9）压电晶片驱动的新型柔性微动平台热-压电-力耦合分析与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 压电材料及其特性 |
| 1.4 压电微驱动器及微动平台 |
| 1.4.1 压电微驱动器的分类 |
| 1.4.2 微动平台的分类 |
| 1.5 国内外研究现状 |
| 1.5.1 压电弯曲驱动器 |
| 1.5.2 微动平台 |
| 1.5.3 压电微动系统控制方法 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 压电晶片驱动器的设计与建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电材料的热压电本构方程及其参数耦合 |
| 2.3 电场和热电复合场下的压电晶片驱动器挠度方程 |
| 2.3.1 电载荷下压电晶片驱动器的静力学弯曲特性分析 |
| 2.3.2 热载荷下压电晶片驱动器的静力学弯曲特性分析 |
| 2.3.3 压电晶片驱动器的静力学挠度方程 |
| 2.4 压电晶片驱动器静力学模型仿真与实验 |
| 2.4.1 热电复合场检测系统搭建 |
| 2.4.2 电载荷下静力学改进模型的仿真与实验 |
| 2.4.3 热-压电耦合静力学改进模型的仿真与实验 |
| 2.5 外部力载荷下的单层压电晶片驱动器挠度方程 |
| 2.6 压电晶片驱动器的设计与优化 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 柔性压电微动平台的设计与静力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔性压电晶片微动平台设计、制备及其工作原理 |
| 3.3 柔性压电微动平台的静力学建模 |
| 3.3.1 柔性铰链及其柔度矩阵 |
| 3.3.2 等效柔度矩阵及坐标变换 |
| 3.3.3 热-压电-力耦合静力学模型 |
| 3.4 柔性压电微动平台热电复合场仿真及实验验证 |
| 3.4.1 检测系统原理与搭建 |
| 3.4.2 仿真分析及实验验证 |
| 3.5 结构尺寸变化对柔性压电微动平台输出行程和固有频率影响 |
| 3.5.1 结构尺寸变化对输出行程影响 |
| 3.5.2 结构尺寸变化对固有频率影响 |
| 3.6 输入电压受限时的柔性压电微动平台运动范围 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 柔性压电微动平台热-压电-力耦合动力学建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性压电微动平台的动力学建模 |
| 4.2.1 拉格朗日方程 |
| 4.2.2 内部各参数耦合关系 |
| 4.2.3 柔性压电晶片微动平台的动力学建模 |
| 4.3 温度变化对柔性压电微动平台等效刚度和固有频率影响 |
| 4.3.1 柔性压电晶片微动平台的固有频率 |
| 4.3.2 温度变化影响下的等效刚度和固有频率 |
| 4.4 柔性压电微动平台动力学模型的仿真和实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 柔性压电微动平台的位姿解耦伺服控制与验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于ESO的柔性压电微动平台滑模控制 |
| 5.2.1 变量转换矩阵和温度补偿 |
| 5.2.2 滑模控制的抖振 |
| 5.2.3 扩张状态观测器的结构设计 |
| 5.2.4 基于扩张状态观测器的滑模控制器设计 |
| 5.3 柔性压电微动平台位姿解耦伺服系统实验验证 |
| 5.3.1 位姿解耦伺服系统构建与参数设置 |
| 5.3.2 电场及热电复合场下的位姿解耦伺服控制实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果及奖励 |
| 附件 |
（10）钛酸铋钠基铁电材料的压电、机电响应和储能行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRCT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 压电材料的概述 |
| 1.2.1 压电效应 |
| 1.2.2 铁电效应 |
| 1.2.3 电致应变 |
| 1.2.4 介电性能 |
| 1.3 无铅压电陶瓷的简介 |
| 1.3.1 BaTiO_3基无铅压电陶瓷 |
| 1.3.2 Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基无铅压电陶瓷 |
| 1.3.3 铌酸盐系无铅压电陶瓷 |
| 1.3.4 钨青铜结构无铅压电陶瓷 |
| 1.3.5 铋层状结构无铅压电陶瓷 |
| 1.4 BNT基无铅压电陶瓷研究进展 |
| 1.4.1 压电性能的研究 |
| 1.4.2 电致应变性能的研究进展 |
| 1.4.3 电介质储能性能的研究进展 |
| 1.4.4 温度稳定性的研究进展 |
| 1.5 本课题的研究思路及内容 |
| 第2章 样品的制备及表征 |
| 2.1 陶瓷的制备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验工艺流程 |
| 2.2 陶瓷的结构分析和性能表征 |
| 2.2.1 物相结构分析 |
| 2.2.2 显微结构分析 |
| 2.2.3 介电性能表征 |
| 2.2.4 压电性能表征 |
| 2.2.5 铁电及应变性能表征 |
| 2.2.6 击穿强度性能表征 |
| 第3章 BNT基二元及三元体系的陶瓷的结构和压电机电性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BT NWs掺杂BNT基陶瓷的结构和性能研究 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 3.2.3 介电性能 |
| 3.2.4 铁电性能和电致应变 |
| 3.2.5 温度稳定性 |
| 3.2.6 疲劳和频率稳定性 |
| 3.3 BCZT掺杂BNT基陶瓷的结构和性能研究 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 3.3.3 介电性能 |
| 3.3.4 铁电性能和电致应变 |
| 3.3.5 温度稳定性和频率稳定性 |
| 3.4 BS掺杂BNT-6BT陶瓷的结构和性能研究 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 相结构和微观结构 |
| 3.4.3 介电性能 |
| 3.4.4 铁电性能和电致应变 |
| 3.4.5 温度稳定性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 0-3型复合BNT基陶瓷的结构和性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 0-3型BNT-BKT: xZnO复合陶瓷的结构和性能研究 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 4.2.3 介电性能 |
| 4.2.4 压电性能、铁电性能和电致应变 |
| 4.2.5 温度稳定性 |
| 4.2.6 疲劳稳定性 |
| 4.3 0-3型BNT-BT-KNN: xBiT复合陶瓷的结构和性能研究 |
| 4.3.1 实验过程 |
| 4.3.2 相结构、微观结构和拉曼光谱 |
| 4.3.3 介电性能 |
| 4.3.4 铁电性能和电致应变 |
| 4.3.5 温度稳定性 |
| 4.3.6 频率稳定性和疲劳稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 BNT基弛豫铁电陶瓷的储能行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CT-BS掺杂的BNT-BAT陶瓷的储能行为研究 |
| 5.2.1 实验过程 |
| 5.2.2 不同组分储能性能 |
| 5.2.3 相结构和微观结构 |
| 5.2.4 介电性能 |
| 5.2.5 不同电场下储能性能 |
| 5.2.6 温度、频率和疲劳稳定性 |
| 5.2.7 陶瓷电容器的储能性能 |
| 5.2.8 陶瓷电容器的温度稳定性 |
| 5.2.9 陶瓷电容器的疲劳稳定性 |
| 5.3 AN掺杂的BNT-SBT陶瓷的储能行为研究 |
| 5.3.1 实验过程 |
| 5.3.2 相结构和微观结构 |
| 5.3.3 介电性能 |
| 5.3.4 不同组分下储能性能 |
| 5.3.5 不同电场下的储能性能 |
| 5.3.6 温度、频率和疲劳稳定性 |
| 5.3.7 陶瓷电容器性能 |
| 5.3.8 陶瓷电容器的温度稳定性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在读研期间发表的学术论文 |
四、组分材料特性对压电复合材料性能的影响（论文参考文献）
- [1]基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究[D]. 李婧. 中北大学, 2021
- [2]铌酸钾钠基陶瓷的压电物性、电畴结构及其1-3复合材料的研究[D]. 周春鸣. 山东大学, 2021(11)
- [3]有机-无机杂化导电复合材料的界面结构设计与性能研究[D]. 桑敏. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究[D]. 庄煜. 东北林业大学, 2021
- [5]压电复合材料悬臂矩形板的动力学建模及非线性分析[D]. 杨佳慧. 北京工业大学, 2020
- [6]基于压电纳米发电机的柔性传感与能量存储器件[J]. 申茂良,张岩. 物理学报, 2020(17)
- [7]PVDF基复合薄膜的制备及其压电性能研究[D]. 夏毓霜. 武汉理工大学, 2020
- [8]PVDF基1-3型压电复合材料制备及性能研究[D]. 张慧慧. 西安理工大学, 2020(01)
- [9]压电晶片驱动的新型柔性微动平台热-压电-力耦合分析与控制[D]. 陈宁. 山东大学, 2020(08)
- [10]钛酸铋钠基铁电材料的压电、机电响应和储能行为的研究[D]. 王雷杰. 杭州电子科技大学, 2020(04)