含金屬芯壓電纖維的制備、表征及其力學問題研究.pdf

1、含金屬芯壓電纖維（Metal-Core Piezoelectric Fibers，MPF）的結構細小，可以很容易地埋入到復合材料中而不會對基體結構的強度產(chǎn)生影響；MPF的壓電層厚度較大，單根 MPF既可以做傳感器，也可以作為驅動器產(chǎn)生較大的應變；因此，MPF自從成功制備以來得到了廣泛的關注。但是，MPF作為一種新型的壓電器件還有許多材料、制備和應用等方面的問題需要解決。本文針對這些問題，從材料、制備及力學問題進行了一系列的研究和探索，主

2、要內容如下：
　　1、MPF的壓電材料和制備工藝的研究。本文從MPF的壓電陶瓷開始研究，制備了兩種分別具有高壓電常數(shù)和高居里點的壓電陶瓷，對壓電陶瓷的制備工藝進行了優(yōu)化，得到了高性能的壓電材料，為制備出高性能MPF奠定基礎；對制備MPF所用的漿料組成進行了研究，并對金屬芯的拉伸速度進行了優(yōu)化設置，初步擬合出纖維直徑與拉伸速度之間的關系，這對MPF的擠出拉伸工藝有重要的參考價值。對MPF的燒結工藝進行系統(tǒng)研究，并從材料本身的角度出發(fā)

3、提高MPF的壓電性能，而且通過改變MPF的壓電材料顯著提高了MPF的溫度穩(wěn)定性；
　　2、MPF機電性能表征。成功制備出MPF后，通過MPF的壓電方程推導出MPF的振動模型，對其電學性能測試的步驟進行了規(guī)范化，研究了現(xiàn)有測量夾具對測量結果的影響，并且提出了無夾持的測量方法作為MPF壓電性能測試標準；建立MPF的測試標準后，對MPF的壓電性能進行了研究，并且對MPF比其同樣壓電材料壓電片的壓電性能要低的現(xiàn)象進行分析和研究，提出了MP

4、F的圓柱狀幾何結構和極化為MPF壓電常數(shù)低于其壓電陶瓷壓電常數(shù)的兩大主因；
　　3、MPF與Lamb波之間相互作用研究。對MPF基于Lamb波的應用進行了基礎研究，建立 MPF之間激勵和傳感 Lamb波的理論模型，推導出了MPF之間激勵和傳感 Lamb波的響應電壓公式，并對響應電壓公式進行了實驗驗證，研究了MPF的長度對激勵和傳感Lamb波的影響，以及對多根MPF同時激勵Lamb波進行了模擬和實驗驗證；
　　4、HMPF(H