實驗名稱：鐵電陶瓷雙軸應(ying)力作(zuo)用下的極化(hua)研究(jiu)

　　研究方向：在新(xin)(xin)型(xing)鐵(tie)電(dian)(dian)陶瓷中，鈦酸鋇壓電(dian)(dian)陶瓷的(de)居里溫(wen)(wen)度較(jiao)(jiao)低導致其無(wu)法通(tong)過提高(gao)(gao)溫(wen)(wen)度促進極(ji)(ji)化(hua)過程(cheng)；而(er)對(dui)于新(xin)(xin)型(xing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)鐵(tie)電(dian)(dian)陶瓷，其矯頑電(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)并超過了(le)(le)其材料(liao)本身(shen)的(de)擊穿電(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)導致難(nan)以(yi)對(dui)其做到飽和極(ji)(ji)化(hua)，因此純電(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)極(ji)(ji)化(hua)的(de)方式在新(xin)(xin)型(xing)鐵(tie)電(dian)(dian)陶瓷的(de)極(ji)(ji)化(hua)工藝中受到限制。實際上除電(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)外，應力場(chang)(chang)(chang)也(ye)可(ke)以(yi)使得鐵(tie)電(dian)(dian)材料(liao)的(de)織(zhi)構(gou)情況發生改變，且前(qian)人研究已經(jing)表明了(le)(le)應力可(ke)以(yi)輔助鐵(tie)電(dian)(dian)材料(liao)的(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)化(hua)過程(cheng)。

　　基于此背景，本章將研究雙軸應力(li)作用下(xia)鐵(tie)電(dian)材料的極化(hua)工藝。自主設計(ji)搭建了實驗裝置并通(tong)過測試不(bu)同極化(hua)加載方(fang)式(shi)(shi)下(xia)的剩余極化(hua)與壓電(dian)常數研究了各加載方(fang)式(shi)(shi)下(xia)的極化(hua)過程，使鐵(tie)電(dian)陶瓷在低(di)低(di)電(dian)場(chang)下(xia)就能(neng)獲得較(jiao)好的壓電(dian)性能(neng)。

　　測試設備：高壓放大器、信號(hao)發(fa)生器、靜(jing)電計等。

　　實驗過程：

　　圖1：鐵電陶瓷雙軸橫向應力（a）加(jia)載過程中(zhong)樣品的受(shou)力示(shi)意圖（b）加(jia)載裝置示(shi)意圖

　　實驗所用裝置為圖（b）中自主研究設計的雙軸力-電耦合作用加載裝置，實驗所用試件大小為4×4×4mm³，雙(shuang)軸橫向應力通過四個絕(jue)緣(yuan)的(de)氧化鋁(lv)陶瓷(ci)塊狀(zhuang)元件施(shi)加，如(ru)圖(tu)1(a)所(suo)(suo)示。而電場通過裝置上(shang)下方的(de)通孔(kong)施(shi)加在(zai)(zai)垂直于雙(shuang)軸橫向應力的(de)方向上(shang)。實驗開始前，在(zai)(zai)圖(tu)1(b)所(suo)(suo)示裝置中(zhong)加滿油并通過放置在(zai)(zai)裝置各接(jie)觸面處的(de)密(mi)封圈密(mi)封。當試(shi)驗機作用在(zai)(zai)受(shou)壓(ya)力桿上(shang)時，容(rong)器(qi)中(zhong)被密(mi)封的(de)油將會將單(dan)軸的(de)壓(ya)力轉化為施(shi)加在(zai)(zai)上(shang)述絕(jue)緣(yuan)氧化鋁(lv)陶瓷(ci)塊狀(zhuang)元件上(shang)的(de)壓(ya)力。

　　實驗結果：

　　圖(tu)2：材(cai)(cai)料極化(hua)量在(zai)不同方式下(xia)隨電場(chang)(chang)、應(ying)力變化(hua)曲線，圖(tu)中(zhong)分別(bie)為（a）0.5Ec（b）0.75Ec（c）1.0Ec（d）1.25Ec電場(chang)(chang)幅(fu)值下(xia)材(cai)(cai)料的極化(hua)結(jie)果

　　圖2描述了四種不同極化方法下樣品極化的結果，這里給出的是整個極化過程中材料極化量的變化情況而并非只給出了極化后的剩余極化值。從圖中可以看出，在加載方式一中（傳統的純電場極化），材料在0.5、0.75、1.0、1.25倍矯頑電場大小的極化電場下，其剩余極化值分別為0.02、0.05、0.115、0.12C/m²，即極(ji)化隨著電場的增(zeng)大而(er)增(zeng)大。

　　高壓放大器推薦(jian)：ATA-7030

　　圖：ATA-7030高壓放大器指標參數

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