3-2型陶瓷-空气复合材料振动状态的研究

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作者 井苏杰 于肇贤 +2 位作者 王宏伟 邵震 李林诺 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期716-721,共6页

3-2型陶瓷-空气复合材料是在1-3型压电复合材料的结构基础上改进而来。3-2型压电材料由PZT-5A和空气复合而成。首先使用ANSYS有限元仿真软件的模态分析研究了3-2型压电复合材料做厚度伸缩振动。其次通过谐响应分析了敏感元件在正弦信号... 3-2型陶瓷-空气复合材料是在1-3型压电复合材料的结构基础上改进而来。3-2型压电材料由PZT-5A和空气复合而成。首先使用ANSYS有限元仿真软件的模态分析研究了3-2型压电复合材料做厚度伸缩振动。其次通过谐响应分析了敏感元件在正弦信号激励下的稳态响应,讨论了压电材料陶瓷体积分数对其振动特性的影响,研究了不同体积分数压电陶瓷材料在厚度振动谐振频率下的振动位移。最后通过实验制备了3-2型压电材料的实物样品,使用激光测振仪测量压电振子的振动状况,并对仿真数据进行验证。结果表明,在正弦信号激励下,3-2型复合材料的振动模态为厚度伸缩振动,振动位移最大值为3.840 nm(单位电压下),陶瓷体积占比的变化不会对振动位移产生太大影响。 展开更多

关键词 3-2型陶瓷-空气复合材料 模态分析 谐频响应分析 振动状态

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一种改进型1-3-2压电复合材料的研究 被引量：1

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作者 井苏杰 于肇贤 王宏伟 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第2期223-226,共4页

高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压... 高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。 展开更多

关键词 不同间距 1-3-2型压电复合材料 改进型 谐振频率 反谐振频率 机电耦合系数

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1-3-2型压电复合材料的研制 被引量：6

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作者 李光 王丽坤 +1 位作者 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第1期71-73,共3页

基于Newnham复合材料串、并联理论,推导了计算1-3-2型压电复合材料的介电常数和压电常数的公式。经反复试验,研制了两批1-3-2型压电复合材料样品。测试结果表明,1-3-2型压电复合材料性能参数的理论计算值与实测结果相符。

关键词 1-3-2型压电复合材料 介电常数 压电常数 制作工艺

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方形1-3-2型压电复合材料薄片的谐振性能研究 被引量：1

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作者 李莉 秦雷 +2 位作者 王丽坤 万媛媛 孙百生 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第6期741-744,共4页

通过理论和实验研究了水声换能器用方形1-3—2型压电复合材料薄片的结构参数（陶瓷体积分数和外形尺寸）对其谐振性能的影响。利用压电方程和均匀场理论得到了1-3—2型压电复合材料的各项等效性能参数，分析了复合材料结构参数对谐振性... 通过理论和实验研究了水声换能器用方形1-3—2型压电复合材料薄片的结构参数（陶瓷体积分数和外形尺寸）对其谐振性能的影响。利用压电方程和均匀场理论得到了1-3—2型压电复合材料的各项等效性能参数，分析了复合材料结构参数对谐振性能的影响。制备了陶瓷体积分数和外形尺寸不同的两组1-3—2型压电复合材料样品，测量得到复合材料谐振频率随陶瓷体积分数和外形尺寸的变化数据。结果表明，当1-3—2型复合材料中陶瓷基底的体积百分比小于30％，1-3复合材料部分中陶瓷柱体积分数在30％～80％，且复合材料总体厚宽比小于阈值（这个阈值随陶瓷体积分数变化）时，其厚度谐振性能较好。另外，将实验结果与理论计算进行了比较，两者符合较好，验证了理论公式的正确性。 展开更多

关键词 1-3—2型压电复合材料 谐振频率 性能

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1-3型压电纤维复合材料的制备及性能研究 被引量：4

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作者 邱艳芹 刘军 +2 位作者 孟献丰 颜平 骆英 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第z1期45-48,共4页

用粉末-溶胶混合物挤出法制备了直径为300μm和400μm的PZT压电纤维,研究了纤维的显微结构、密度和收缩率。采用排列-浇铸法制备了纤维体积分数为25%的1-3型压电纤维复合材料,计算了材料的介电常数、机电耦合系数和机械品质因数。结果表... 用粉末-溶胶混合物挤出法制备了直径为300μm和400μm的PZT压电纤维,研究了纤维的显微结构、密度和收缩率。采用排列-浇铸法制备了纤维体积分数为25%的1-3型压电纤维复合材料,计算了材料的介电常数、机电耦合系数和机械品质因数。结果表明:1-3型压电复合材料的Kp小于压电陶瓷片,Kt和Kt/Kp都大于陶瓷片;相同体积分数的压电纤维复合材料,直径为400μm的纤维制备的复合材料其εT,d33,Kt和Kt/Kp都大于直径为300μm的纤维制备的复合材料。 展开更多

关键词 1-3型复合材料 陶瓷纤维 粉末-溶胶挤出法 排列-浇铸法

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1-3型水泥基压电复合材料在冲击载荷下的电学响应 被引量：5

6

作者 徐先洋 钱霖 +1 位作者 张峰 陈江瑛 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第3期433-436,441,共5页

采用切割-浇注法制备1-3型水泥基压电复合材料,并利用分离式霍普金森压杆测量装置(SHPB),对PZT5压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料在冲击载荷作用下的力电响应进行实验研究与分析。研究表明:在冲击载荷作用下,PZT5压电陶瓷和1-3型水泥... 采用切割-浇注法制备1-3型水泥基压电复合材料,并利用分离式霍普金森压杆测量装置(SHPB),对PZT5压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料在冲击载荷作用下的力电响应进行实验研究与分析。研究表明:在冲击载荷作用下,PZT5压电陶瓷和1-3型水泥基压电复合材料的电位移与应力具有较好的动态响应;在相同荷载作用下,两者的电位移随应变率的增加而增加,且产生相同应变所对应的应力值也随着应变率的增加而增加,表现出"率相关"的材料特征。 展开更多

关键词 1-3型水泥基压电复合材料 分离式霍普金森压杆测量装置(SHPB)技术 PZT压电陶瓷 力电响应

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基于1-3-2型压电复合宽频带水声换能器研究 被引量：16

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作者 鲜晓军 林书玉 +1 位作者 王登攀 马晋毅 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第4期491-493,497,共4页

设计并制作了1-3-2型压电复合陶瓷材料,利用该型压电复合陶瓷材料具有低声阻抗,低机械品质因数(Q),高机电转换系数,电极制作工艺简单及结构稳定不易发生变形等特点,制作了水声换能器件,并进行了电声性能分析与测试。分析结果表明,基于1-... 设计并制作了1-3-2型压电复合陶瓷材料,利用该型压电复合陶瓷材料具有低声阻抗,低机械品质因数(Q),高机电转换系数,电极制作工艺简单及结构稳定不易发生变形等特点,制作了水声换能器件,并进行了电声性能分析与测试。分析结果表明,基于1-3-2型压复合材料制作的水声换能器具有在工作频带内模态单一、高发射响应及宽频带等特点。 展开更多

关键词 1-3—2型压电复合材料 水声换能器 宽频带 有限元法

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串联2-2复合材料的介电性和压电性 被引量：4

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作者 严继康 张建成 +3 位作者 陈洁 吴晓岚 沈悦 吴文彪 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1998年第6期428-431,共4页

以ＰＺＴ为陶瓷相，以聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）为聚合物相，采用热压法制备了串联２－２型样品。测试了串联２－２型压电复合材料的介电、压电性能。实验结果表明，串联２－２型复合材料的压电应变系数ｄ３３及介电常数ε均较小；在低... 以ＰＺＴ为陶瓷相，以聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）为聚合物相，采用热压法制备了串联２－２型样品。测试了串联２－２型压电复合材料的介电、压电性能。实验结果表明，串联２－２型复合材料的压电应变系数ｄ３３及介电常数ε均较小；在低频，由于界面极化引起的夹层损耗，其介电损耗ｔｇδ则较大。 展开更多

关键词 2-2型 压电复合材料 介电性 压电性 压电陶瓷

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超快激光制备高频1-3型PIN-PMN-PT复合材料超声换能器 被引量：1

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作者 刘友健 雷智洪 +2 位作者 吴俊伟 陈燕 纪轩荣 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期288-293,共6页

与其他压电材料相比,1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性,更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究,同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb... 与其他压电材料相比,1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性,更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究,同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PIN-PMN-PT)铁电单晶/环氧树脂复合材料,并进行了性能表征。该1-3复合材料机电耦合系数为0.65,声阻抗为19.96 MRayls。该复合材料可用于制备高频超声换能器,结果表明,换能器中心频率为17.68 MHz,-6 dB带宽为84.38%,插入损耗为-25.4 dB。 展开更多

关键词 1-3型压电复合材料 Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PIN-PMN-PT)单晶 皮秒激光 超声换能器 有限元

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串联2-2复合材料的介电击穿研究

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作者 甘国友 严继康 +2 位作者 孙加林 陈敬超 张家涛 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2001年第3期209-212,共4页

研究了串联 2 - 2型复合材料的介电击穿特性。串联 2 - 2型压电复合材料结构较为简单 ,它是研究具有复杂连通性压电复合材料的基础。根据能量守恒定律 ,推导出串联 2 - 2复合材料中压电陶瓷 PZT层上和聚合物PVDF层上的电场强度 Ec、Ep... 研究了串联 2 - 2型复合材料的介电击穿特性。串联 2 - 2型压电复合材料结构较为简单 ,它是研究具有复杂连通性压电复合材料的基础。根据能量守恒定律 ,推导出串联 2 - 2复合材料中压电陶瓷 PZT层上和聚合物PVDF层上的电场强度 Ec、Ep。由于压电陶瓷的介电常数εc(≈ 16 0 0ε0 )远远大于聚合物的介电常数εp(≈ 12ε0 ) ,因此 Ep 远远大于 Ec。尽管 PVDF的介电强度高于 PZT的介电强度 ,但由于 Ep 远远大于 Ec,所以串联 2 - 2型压电复合材料的介电击穿往往是从聚合物层开始的 ,最后导致复合材料整体被击穿。对理论计算进行了实验验证 ,结果表明 :在 PZT含量较低时 ,计算值与试验值比较接近 ,但随着复合材料中 PZT含量的提高 ,二者的偏差越来越大。文章最后定性讨论了在高 展开更多

关键词 介电击穿 串联2-2型复合材料 压电陶瓷

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基于PZFlex的1-3压电复合材料横向振动模仿真

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作者 程东旭 岳晴雯 +1 位作者 周志勇 梁瑞虹 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第3期357-360,367,共5页

1-3型压电复合材料具有高机电耦合系数和低声阻抗,适用于制作水声和医疗超声换能器,但是1-3型压电复合材料的横向振动模会降低换能器的性能,限制换能器的小型化和高频化。该文设计了一组具有矩形压电陶瓷柱的1-3型压电复合材料,复合材... 1-3型压电复合材料具有高机电耦合系数和低声阻抗,适用于制作水声和医疗超声换能器,但是1-3型压电复合材料的横向振动模会降低换能器的性能,限制换能器的小型化和高频化。该文设计了一组具有矩形压电陶瓷柱的1-3型压电复合材料,复合材料的厚度为0.32 mm,陶瓷柱宽度为0.08 mm,长度为0.10~0.25 mm,刀缝宽度为0.05 mm。利用有限元软件PZFlex进行了建模计算,仿真结果表明,复合材料的厚度谐振频率和反谐振频率分别为4.5 MHz、6 MHz,随着陶瓷柱长度的增大,横向谐振频率逐渐向低频处移动,当陶瓷柱长度和高度比值大于0.69时,横向谐振和厚度谐振发生模式耦合。该文基于复合材料设计了换能器,利用PiezoCAD软件计算得到换能器的中心频率为4.7 MHz。 展开更多

关键词 PZT-5H陶瓷 PZFlex有限元仿真 1-3型压电复合材料 横向振动 超声换能器

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基于Ansys的0-3型压电振子的有限元分析 被引量：11

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作者 何学文 黄国平 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期968-971,988,共5页

0-3型压电复合材料以其柔软性,易加工成型和制备工艺简单等优点,具有广泛的应用前景。该文利用0-3型压电复合材料作为压电悬臂梁压电振子的压电体,利用Ansys软件对振子做有限元分析,包括静态和模态分析,得出压电振子各参数对其发电能力... 0-3型压电复合材料以其柔软性,易加工成型和制备工艺简单等优点,具有广泛的应用前景。该文利用0-3型压电复合材料作为压电悬臂梁压电振子的压电体,利用Ansys软件对振子做有限元分析,包括静态和模态分析,得出压电振子各参数对其发电能力及谐振频率的影响:振子发电能力与外力及振子的长度成正比,与振子宽度成反比,存在最佳长度比和厚度比;振子的固有频率与长度及质量块的质量成反比,宽度对固有频率的影响较小。这些数据为压电悬臂梁的结构参数提供设计依据。 展开更多

关键词 0-3型压电复合材料 有限元分析 压电陶瓷 悬臂梁 ANSYS

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溶胶固化法制备碳纤维－锂铝硅玻璃陶瓷复合材料

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作者 刘智恩 薛志云 +1 位作者 杜希江 袁建君 《华东理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1994年第3期352-356,共5页

采用溶胶－凝胶工艺，在预处理的碳纤维表面涂覆了ＳｉＯ＿２与Ｌｉ＿２Ｏ－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２膜。研究了纤维表面不同预处理及溶胶的性质对碳纤维润湿性的影响。借助扫描电镜观察了涂膜前后碳纤维的表面形貌，发现氧化物膜与... 采用溶胶－凝胶工艺，在预处理的碳纤维表面涂覆了ＳｉＯ＿２与Ｌｉ＿２Ｏ－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２膜。研究了纤维表面不同预处理及溶胶的性质对碳纤维润湿性的影响。借助扫描电镜观察了涂膜前后碳纤维的表面形貌，发现氧化物膜与碳纤维结合良好，膜厚约≤１μｍ。由溶胶－凝胶工艺制备的碳纤维－锂铝硅玻璃陶瓷复合材料，其三点抗弯强度与断裂韧性分别为６４６ＭＰａ与２０．１Ｍｐａ·ｍ￣１／２。并对影响复合材料强度的界面因素进行了讨论。 展开更多

关键词 玻璃陶瓷 碳纤维 溶胶-凝胶工艺 固化法 LI2O-AL2O3-SIO2 制备 复合材料 MP 影响 预处理

全文增补中

陶瓷体积分数对压电换能器性能影响 被引量：5

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作者 李星 王丽坤 +1 位作者 仲超 张彦军 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第3期400-404,共5页

研究了压电陶瓷体积分数(vc)对1-3型压电复合材料换能器收发性能的影响。换能器的收发性能主要由发射电压响应和接收灵敏度来衡量。通过有限元仿真和实验,分析了换能器的接收灵敏度和发射响应随压电陶瓷体积分数变化的规律,并将实验与... 研究了压电陶瓷体积分数(vc)对1-3型压电复合材料换能器收发性能的影响。换能器的收发性能主要由发射电压响应和接收灵敏度来衡量。通过有限元仿真和实验,分析了换能器的接收灵敏度和发射响应随压电陶瓷体积分数变化的规律,并将实验与有限元计算结果进行对比,二者基本吻合。实验和仿真结果表明,当陶瓷体积分数vc<0.4时,换能器的发射电压响应呈增长趋势;当vc=0.4~0.7时,发射电压响应趋于稳定值(173dB)。当vc=0.2~0.4时,接收灵敏度呈增长趋势,在vc在0.4附近达到-180.4dB;当vc=0.4~0.6时,接收灵敏度逐渐减小。 展开更多

关键词 压电陶瓷体积分数 1-3型复合材料换能器 有限元仿真 发射电压响应 灵敏度

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