中南大学 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
为提高柔性可穿戴传感器的电信号输出能力, 设计并制备了以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体, 锆钛酸铅(PZT)为压电相的0-3型压电复合材料。探究了不同固相含量对浆料流变性能的影响。结果表明, 浆料的粘度与剪切模量随银修饰PZT质量分数(w(PZT))的增加而增加, w(PZT)=38%时浆料屈服点为398.1 Pa, 具有最优的可打印性。在电信号测试中, 经银修饰样品最大电压峰-峰可达20.54 V, 约为未经银修饰样品最大电压峰-峰值的5倍。弯曲测试中, 在长度之差ΔL=7 cm时, 样品电压峰-峰值为55 mV, 证明样品具备柔性传感性能。
直写成型 锆钛酸铅(PZT) 0-3 型压电复合材料 柔性 传感 direct ink writing lead zirconate titanate (PZT) 0-3 piezoelectric composites flexibility sensing
1 中南大学 粉末冶金研究院 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 中电科技集团 重庆声光电有限公司,重庆 401332
3 中南大学 化学化工学院, 湖南 长沙 410083
1-3型压电复合材料具备优异的机电耦合性能, 这对于高性能压电换能器的开发具有重要意义。该文采用低成本的切割填充法制备了不同结构参数的1-3型PZT/环氧树脂复合材料, 并结合有限元模拟法对其压电性能、机电响应特性和温度稳定性进行了系统地研究。1-3阵列结构对平面方向应变产生了很大的衰减, 使能量更集中于厚度共振模式。复合材料的高径比是影响机电耦合性能的主要因素, 更精细的阵列结构有利于高性能压电换能器的制造。在-20~60 ℃内, 1-3型压电复合材料的厚度机电耦合系数约为0.61, 变化率小于1%,表现出良好的温度稳定性。
1-3型压电复合材料 有限元仿真 机电响应特性 温度稳定性 1-3 piezoelectric composites finite element simulation electro-mechanical response characteristic temperature stability
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
该文设计了一种基于1-1-3型压电复合材料的直线型换能器阵列, 并采用有限元法分析了阵元的导纳特性。应用有限元法对比分析了基于1-1-3型和1-3型压电复合材料直线型换能器阵列的电导, 以及阵元位置对电导的影响。为进一步验证仿真结果, 该文设计了一种“一体成型”的换能器阵列制备工艺, 并制备了实验样品。实验结果表明, 1-1-3型直线型换能器阵列比1-3型直线型换能器接收灵敏度一致性稳定提高4 dB, 发射电压响应的一致性稳定在0.6 dB内, 有效地提高了高频换能器阵的阵元一致性。
1-1-3型压电复合材料 直线型换能器阵列 接收灵敏度 发射电压响应 一致性 1-1-3 piezoelectric composites linear transducer array receiving sensitivity transmission voltage response consistency
