北京大學工學院在壓電材料領域取得突破性進展

发布时间:2017-09-30 | 【打印】 【關閉】

  工學院力學與工程科學系李法新課題組在壓電材料領域取得突破性進展,他們提出了一種周期正交的極化方法,將目前最常用的PZT壓電陶瓷中的非線性疇變應變變得可逆,實現了約0.6%的超大致動應變,是傳統PZT壓電陶瓷的4倍。該工作于2017821日作爲Featured Article發表于J Appl Physhttp://dx.doi.org/10.1063/1.4997940),同時美國物理聯合會的科學之光欄目(AIP SCIlight)以"Novel  poling  method  in  piezoelectric  ceramics  opens the  door  to the next-generation large-strain actuators"爲題目對該工作進行了專門報道( http://scitation.aip.org/content/aip/journal/sci/2017/9/10.1063/1.5000153 )。 

  壓電陶瓷致動器具有響應速度快、位移精度高、控制方便(電控)、體積小等優勢,一直在致動器領域占據著主導地位。目前應用的壓電致動器主要由锆钛酸鉛(PZT)陶瓷制成。PZT壓電陶瓷在工業中已經應用了半個多世紀,它的性能可以通過改變化學組分在很大範圍內進行調整。然而,PZT陶瓷的最大致動應變只有0.1~0.15%,遠低于形狀記憶合金的致動應變(~百分之幾),同時也低于近年來發展起來的超磁致伸縮致動器的致動應變(~0.2%)。 

  周期正交極化PZT壓電陶瓷中的致動應變(0.1Hz) 

  近年來學者們采用各種方法來提高壓電材料的致動應變,主要有三類途徑:1)發展弛豫型鐵電單晶(如PMNPTPZNPT),通過電場誘導相變來提高其電致應變;2)發展無鉛壓電陶瓷,同樣通過電場誘導的鐵電相變産生大應變;3)通過可逆的鐵彈疇變來實現大的電致應變。但這些方法或者由于穩定性不好,或者電場和滯回太大,或者需要施加預應力,不能真正在工業中得到應用。 

  李法新課題組從形狀記憶合金(SMA)的雙程形狀記憶效應的原理得到啓發,認爲壓電陶瓷中的可逆疇變應該也可以由內應力來控制。然而,SMA中的熱-力訓練過程無法應用于脆性的壓電陶瓷。爲此,他們巧妙地設計了周期正交極化的壓電陶瓷,利用不用極化區域之間的界面應力來實現可逆的疇變,最大致動應變可達到約0.6%(2kV/mm,0.1Hz)。而且,這樣産生的大致動應變穩定性也很好,經過1000次循環之後沒有衰減(甚至略微增大)。通過一種交叉排布的疊層設計,最大致動應變可以得到充分利用。這種周期正交極化的壓電陶瓷有望應用于新型低頻大應變的工業致動器。   

  信息來源:中科院上海矽酸鹽所 

  http://www.sic.ac.cn/xwzx/kjxx/201709/t20170918_4860855.html 

星彩网合法吗 星彩网正规吗 星彩网代理 星彩网注册送 星彩网app下载 星彩网怎么提现 星彩网靠谱吗 星彩网是真的吗 星彩网代理 星彩网破解 星彩网公式 星彩网怎么下载 星彩网数据分析 星彩网信誉怎么样 星彩网送彩金 星彩网开户 星彩网技巧 星彩网客户端 星彩网预测 星彩网软件 星彩网分析 星彩网开奖结果 星彩网邀请码 星彩网下载 星彩网计划 星彩网网址 星彩网首页 星彩网主页 星彩网3d论坛 星彩网双色球 星彩网官网下载 星彩网网址多少 星彩网论坛