高电场复杂参数 PMN-PT单晶/环氧1-3复合材料 (φ = 0.4) 在高交流电场下以不同强度的强度进行表征

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 声学 声学 在声学上

背景情况:

• 压电复合材料对于超声波传感器应用至关重要.
• 描述它们的高场行为对于优化性能至关重要.
• 单晶复合材料PMN-PT为先进的设备提供了独特的特性.

研究的目的:

• 开发和利用一个实验系统来表征在高交流电场下的压电阻谱和机械质量因素.
• 研究变化交流电场 (1-120 Vpp) 对PMN-PT单晶/环氧复合材料的性能的影响.
• 从理论上评估材料属性的变化,如刚性,电容性,压电系数和电机械合因子,以及它们的相关损耗因子.

主要方法:

• 在高交流电场下测量压电阻谱和机械质量因子的实验设置.
• 在厚度共振下测试一个[001]c极的0.69PMN-0.31PT单晶/环氧1-3复合盘 (φ=0.4).
• 理论分析以确定物质常数和损失因子的变化.

主要成果:

• 增加的交流电场导致弹性模量 (c33D) 和机械质量因子 (Qm) 的下降.
• 随着更高的交流电场,压电应变系数 (d33) 和机电合系数 (kt) 增加.
• 介电系数 (ε33X) 在很大程度上保持不变;然而,所有测量的损耗因子 (弹性,介电,压电,电机合) 都显著增加.

结论:

• 高交流电场显著影响PMN-PT压电复合材料的机电行为和损失.
• 观察到的变化表明,增强的压电反应和在更高的电场上增加的能量消耗之间的权衡.
• 了解这些高场依赖性对于设计强大高效的超声波传感器至关重要.