含金屬芯壓電纖維的制備、表征及其力學(xué)問題研究.pdf

1、含金屬芯壓電纖維（Metal-Core Piezoelectric Fibers，MPF）的結(jié)構(gòu)細(xì)小，可以很容易地埋入到復(fù)合材料中而不會(huì)對(duì)基體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(qū)動(dòng)器產(chǎn)生較大的應(yīng)變；因此，MPF自從成功制備以來得到了廣泛的關(guān)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(yīng)用等方面的問題需要解決。本文針對(duì)這些問題，從材料、制備及力學(xué)問題進(jìn)行了一系列的研究和探索，主

2、要內(nèi)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(diǎn)的壓電陶瓷，對(duì)壓電陶瓷的制備工藝進(jìn)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(chǔ)；對(duì)制備MPF所用的漿料組成進(jìn)行了研究，并對(duì)金屬芯的拉伸速度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，初步擬合出纖維直徑與拉伸速度之間的關(guān)系，這對(duì)MPF的擠出拉伸工藝有重要的參考價(jià)值。對(duì)MPF的燒結(jié)工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，并從材料本身的角度出發(fā)

3、提高M(jìn)PF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(jī)電性能表征。成功制備出MPF后，通過MPF的壓電方程推導(dǎo)出MPF的振動(dòng)模型，對(duì)其電學(xué)性能測(cè)試的步驟進(jìn)行了規(guī)范化，研究了現(xiàn)有測(cè)量夾具對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并且提出了無夾持的測(cè)量方法作為MPF壓電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；建立MPF的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)MPF的壓電性能進(jìn)行了研究，并且對(duì)MPF比其同樣壓電材料壓電片的壓電性能要低的現(xiàn)象進(jìn)行分析和研究，提出了MP

4、F的圓柱狀幾何結(jié)構(gòu)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(duì)MPF基于Lamb波的應(yīng)用進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，建立 MPF之間激勵(lì)和傳感 Lamb波的理論模型，推導(dǎo)出了MPF之間激勵(lì)和傳感 Lamb波的響應(yīng)電壓公式，并對(duì)響應(yīng)電壓公式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究了MPF的長(zhǎng)度對(duì)激勵(lì)和傳感Lamb波的影響，以及對(duì)多根MPF同時(shí)激勵(lì)Lamb波進(jìn)行了模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；
　　4、HMPF(H