撓曲電效應(yīng)參數(shù)測(cè)定技術(shù)的研究.pdf

1、撓曲電效應(yīng)(Flexoelectricity effect)存在于所有介電材料中，指的是應(yīng)變梯度與電極化強(qiáng)度之間的力電耦合關(guān)系。一些高耦合系數(shù)的撓曲電材料不含鉛，兼具力電耦合性能和環(huán)保性能，基于撓曲電材料的特殊力電耦合機(jī)理及優(yōu)良特性，可以利用它極大地提升傳感與驅(qū)動(dòng)功能，使其在傳感、驅(qū)動(dòng)、微納機(jī)電系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、能量收集等領(lǐng)域均具有極大應(yīng)用前景。針對(duì)介電材料的撓曲電效應(yīng)，本文系統(tǒng)分析了撓曲電產(chǎn)生機(jī)理，根據(jù)橫向撓曲電效應(yīng)和縱向撓曲電效應(yīng)

2、理論模型，構(gòu)建撓曲電材料耦合系數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，制備撓曲電材料及試樣，對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)性能等方面的研究。
　　主要的研究工作如下:
　　1、介紹了正逆撓曲電效應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論，闡述了撓曲電系數(shù)的定義及物理意義，詳細(xì)論述了用來(lái)計(jì)算橫向撓曲電系數(shù)的懸臂梁力學(xué)模型和用來(lái)計(jì)算縱向撓曲電系數(shù)的梯形臺(tái)力學(xué)模型，推導(dǎo)出由應(yīng)變梯度引起的撓曲電極化強(qiáng)度表達(dá)式，給出了橫向撓曲電系數(shù)和縱向撓曲電系數(shù)的計(jì)算公式。
　　2、分析了撓曲電材料耦合系

3、數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對(duì)各問(wèn)題，提出了測(cè)定撓曲電系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方案，利用鎖定放大器和壓電微驅(qū)動(dòng)器以及超景深三維顯微鏡構(gòu)建測(cè)試平臺(tái)，使用壓電微驅(qū)動(dòng)器激勵(lì)試樣，采用超景深三維顯微鏡和鎖定放大器精確測(cè)量微電量及微位移，進(jìn)而準(zhǔn)確測(cè)定撓曲電系數(shù)。
　　3、研究了撓曲電材料鈦酸鍶鋇(Ba0.75Si0.25TiO3)陶瓷的制備，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行分析。自行設(shè)計(jì)了完善的實(shí)驗(yàn)方案，在室溫下對(duì)鈦酸鍶鋇試樣進(jìn)行了研究，測(cè)量了縱向撓曲電系數(shù)μ11以及