俘能器用壓電陶瓷及其復(fù)合材料的制備與測試.pdf

1、自從首次壓電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)以來,壓電材料及其應(yīng)用迅速發(fā)展。從最開始的壓電晶體、壓電陶瓷,到目前的納米壓電復(fù)合材料和壓電納米纖維等都,反應(yīng)出了科技的發(fā)展。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,如何為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供能量來源成為人們關(guān)注的重點,壓電俘能器在各種俘能方案中是最具潛力的一種。同時,隨著人們對環(huán)境保護的日趨重視,無鉛壓電材料也越來越受到重視。因此,本論文以俘能器采用的壓電材料為對象,進行了制備和測試研究,具體內(nèi)容如下:
　　(1)利

2、用鋯鈦酸鉛(PZT)壓電片作為俘能元件,利用標準的能量收集電路和示波器,測得來自激振系統(tǒng)的振動經(jīng)過壓電片和電路轉(zhuǎn)換后輸出到負載電阻上的電壓和功率。發(fā)現(xiàn)測試得到的電壓隨頻率的變化先增大后減小。當頻率為68Hz時其最大的輸出電壓為2.75V;當負載電阻為4.57kΩ時候,最大輸出功率為0.64μW,此時頻率為80Hz。
　　(2)采用傳統(tǒng)的固相法制備了Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-xBC

3、T或BZT-BCT)體系的無鉛壓電陶瓷,采用XRD和SEM表征了其物相結(jié)構(gòu)和形貌,并測試了其壓電、鐵電和介電性能。測試了不同的燒結(jié)溫度,對BZT-BCT體系陶瓷的壓電、鐵電和介電性能。實驗結(jié)果顯示,1350℃燒結(jié)的BZT-BCT壓電陶瓷其壓電常數(shù)d33最大,可達230pC/N,與傳統(tǒng)含鉛材料PZT-8相當。同時,在此溫度下燒結(jié)的陶瓷具有較好的介電和鐵電性能。
　　(3)用混合熱壓法制備了含鉛的PZT/PVDF壓電復(fù)合材料和無鉛的B