为了提升声纳系统的探测性能，该文从扩展水声换能器带宽和提高灵敏度两方面出发，研制了一种“金字塔”结构的宽带高灵敏水声换能器，并选择单金属板空气柱型压电材料作为宽带高灵敏换能器的有源材料。对敏感元件进行机电等效分析和有限元仿真，获得压电材料尺寸的优选范围。根据多模耦合理论设计了“金字塔”型的换能器敏感元件结构。通过建立换能器的制作工艺流程，研制出宽带高灵敏换能器样机。测试结果表明，发送电压响应最高为182.9 dB，发射带宽为170 kHz，接收灵敏度最高达到-173.7 dB，接收带宽为110 kHz，-6 dB波束开角为8.1°。

为了研究任意截面形状的压电半导体纤维的力学特性，提出了基于物理信息的神经网络模型，应用深度学习算法求解复杂的变系数偏微分方程。以变截面压电半导体纤维的静态拉伸为例，构造深度神经网络作为试函数，将其代入控制方程形成残差，并作为机器学习的加权损失函数，进而通过深度机器学习技术逼近数值解。研究结果表明：该方法具有广泛适用性，能够求解任意截面形状压电半导体材料的线性和非线性方程。

压电材料是一类极其重要的功能材料，利用其正/逆压电效应可以制成压电传感器、换能器和驱动器等，在航空航天、核能、医疗等领域有广泛应用。在航天、核能等领域，压电材料面临高辐射的严苛服役环境，对压电材料的抗辐射能力提出了更高要求。本文总结了辐射对钙钛矿结构包括锆钛酸铅［Pb(Zr, Ti)O3］、铌酸钾(KNbO3)、钛酸钡(BaTiO3)和以及铋层状结构压电材料如Bi4Ti3O12等的晶体结构和电学性能的影响。研究表明，在高剂量辐射下，压电材料的相结构维持在铁电相，但是晶粒一定程度上会受到破坏，同时压电材料的电学性能普遍随着辐射剂量的增强而减弱，但辐射也可以改善压电材料的抗疲劳性能，理论上辐射可以作为压电材料改性的一种方式。

随着航空航天、石油化工等领域的快速发展以及可持续发展战略的实施, 高温无铅压电材料的作用愈发重要。该文总结了具有高居里温度点无铅压电材料的研究进展, 主要包括钙钛矿型的BiFeO3基和BiAlO3基陶瓷、铋层状陶瓷、钙钛矿层状结构陶瓷以及铌酸锂、硅酸镓镧和硼酸氧钙稀土等压电单晶。最后总结了目前高温无铅压电材料中存在的问题, 并提出其发展方向。

压电材料由于其独特的机电耦合特性而被广泛应用到传感器和制动器等设备中。柔性电子技术是未来智能技术的重要支撑, 然而, 压电材料难以同时兼具柔性和高压电性能, 这限制了压电材料在柔性电子领域的应用。总结了目前可用的柔性压电材料及其设计和制备方法, 随后系统的总结了柔性压电材料在压力传感、能量收集和生物医学等方面的应用, 最后评述了柔性压电材料发展的挑战和前景展望。

有机-无机压电材料是一种分子铁电体, 具有柔性、结构灵活、易成膜、全液相合成及环保节能等优点, 可满足新一代薄膜器件及可穿戴设备的需求。该文以三甲基卤代甲基铵(TMXM, X=F, Cl, Br)为有机部分, MnCl2为无机部分, 通过溶液蒸发法制备了具有钙钛矿分子结构的有机-无机压电材料三甲基氯三氯化锰(TMCM-MnCl3), 并对其分子结构组成、压电、热学、声学及铁电性进行表征。结果表明, TMCM-MnCl3的压电常数为106 pC/N, 居里温度为130 ℃, 声阻抗值约为16.5 MRayl, 低于压电陶瓷PZT-4(大于33 MRayl), 具有广阔的应用前景。

基于无铅压电陶瓷的高性能器件的应用日益广泛。铋基材料具有一定的综合性能，尤其在高温压电领域，是一种有潜力替代锆钛酸铅(PZT)基材料的候选体系。文章综述了与如何调控无铅压电材料性能这一关键问题相关的国内外研究进展，对调节相界、掺杂、调控制备工艺和畴工程等多方面进行了阐述，并尝试分析了无铅压电体系在实用化道路上存在的亟待解决的问题。

以等、变厚度悬臂梁为研究对象, 以单轴向玻璃纤维为基体材料结合压电陶瓷片设计出智能悬臂梁模型。利用数值模拟与实验相结合的方法分析了压电陶瓷片对悬臂梁模态频率、自由端最大位移及应变分布的影响。结果表明, 未加电压情况下,增加压电陶瓷铺设数目能有效增大悬臂梁固有频率,减小自由端最大位移,但对应变分布无显著影响;施加电压时,可进一步减小悬臂梁自由端最大位移,亦可减小各监测点应变值。

基于压电元件的主动振动控制不仅需要复杂的信号处理系统,而且需要庞大的能量供给系统;被动控制中电感和电阻参数对环境变化适应能力差,而且低频控制时需要很大的电感,不容易实现。为了克服主被动控制存在的缺点,提出了一种基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制的新方法。利用TMS320F2812处理器,通过合理的开关控制算法,使埋入复合材料悬臂梁约束端的压电元件上的电压极性在适当的时候进行翻转,使其电压始终与应变反相,从而达到振动控制的效果。实验结果表明,该方法可以使悬臂梁一阶振动模态减小3.164 1 dB。