PZT-Ni、BNT鐵性薄膜材料的制備及其力電磁性能鼓包測(cè)試表征.pdf

1、鐵性材料主要包括鐵電材料、鐵磁材料、鐵彈材料、磁電復(fù)合材料等。鐵電材料、磁電復(fù)合材料已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到航空航天、信息存儲(chǔ)、人工智能、微機(jī)電、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。在不同的服役環(huán)境下，鐵性材料的性能可能受到磁場(chǎng)、電場(chǎng)、力場(chǎng)甚至是多場(chǎng)共存的干擾和沖擊，復(fù)雜的服役環(huán)境可能導(dǎo)致其性能降低甚至失效，造成無(wú)法預(yù)知的損失和災(zāi)難。因此，掌握不同服役環(huán)境下鐵性薄膜材料的性能變化及其失效機(jī)制具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。本文以鐵電材料Pb(Zr0.52Ti0.48)

2、O3(PZT)、Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)、磁性材料Ni為研究對(duì)象，分別研究了溶膠凝膠法制備參數(shù)對(duì)PZT、BNT鐵電薄膜性能的影響；在新型多功能鼓包測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)上，測(cè)試了 PZT、PZT/Ni、BNT鼓包樣品對(duì)外界力場(chǎng)、電場(chǎng)以及磁場(chǎng)激勵(lì)的響應(yīng)。具體內(nèi)容及結(jié)果歸納如下：
　　(1)研究了溶膠凝膠法的制備工藝對(duì)PZT、BNT鐵電薄膜性能的影響并測(cè)試得到了其彈性模量和殘余應(yīng)力等參數(shù)。結(jié)果表明：在700℃氧氣氛圍中退火

3、，10層厚的PZT薄膜和8層厚的BNT薄膜的鐵電性能最好；PZT、BNT薄膜的殘余應(yīng)力和彈性模量分別為66.8 MPa、99.6MPa和159.3 GPa、189GPa；PZT、BNT薄膜的彈性剛度系數(shù)為15.4×1010 N/m2、18.4×1010 N/m2，其壓電系數(shù)|e31|均隨電場(chǎng)的增加而降低。
　　(2)測(cè)試了電場(chǎng)和鼓包油壓強(qiáng)度對(duì)PZT、BNT的彈性模量和鐵電性能的影響。結(jié)果表明：電場(chǎng)從0 kV/cm增加到140kV/

4、cm時(shí)，PZT薄膜的彈性模量由159.2 GPa增加277.2 GPa；電場(chǎng)從0 kV/cm增加到500kV/cm時(shí)，BNT薄膜的彈性模量由189.0 GPa增加到277.2 GPa。鼓包油壓使PZT薄膜的剩余極化強(qiáng)度從22.8μC/cm2增加到26.7μC/cm2，電矯頑場(chǎng)由137.0 kV/cm增加到181.0 kV/cm。而油壓使BNT薄膜的剩余極化強(qiáng)度從24.8μC/cm2增加到28.3μC/cm2；矯頑電場(chǎng)由385.0 kV/