BST陶瓷的纵向挠曲电系数测试研究

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与压电效应(Piezoelectricity)不同,挠曲电效应(Flexoelectricity)存在于所有的晶体介电材料中。它们的本质都是力电耦合效应,不同点在于压电效应表征了应变ε与电极化P的耦合、而挠曲电效应是应变梯度(δ)ε/(δ)x与电极化P的耦合关系的显现。从材料的角度来讲,相比压电材料,挠曲电材料有着应用温度区间广、环保等优点。它在新型应变梯度传感器、新型压电复合材料、新型加速度传感器等方面的应用前景十分广阔。挠曲电系数则是衡量材料传感与驱动性能的重要指标,测试和研究各种材料的挠曲电系数是制作这些传感器的基础。  BST钛酸锶钡陶瓷是一种介电常数高、环保、制备工艺较为简单的介电材料,在其居里温度点Tc,BST晶体从非中心对称的4mm型转变为中心对称的m3m型,此时不再具有压电特性,利用该晶体的这一特性,可以在不受压电效应干扰的情况下测试BST的挠曲电系数。本文通过固相法制备了BST(Ba0.75Ti0.25O3)陶瓷,并测试了其主要力学参数与介电性能。  挠曲电系数μ11以及μ12的测定存在着微小电量测定(pA)、微小位移的驱动及其测定(μm)等方面的困难。本文则通过将BST(钛酸锶钡)陶瓷做成梯形台试样,开创性的使用压电微驱动器作为激励源,使用超景深显微镜测微小位移、锁定放大器测微小电信号,最终测算出BST(Ba0.75Ti0.25O3)陶瓷的纵向挠曲电系数μ11。本文还分析了二氧化钇(Y3O2)掺杂(介电常数)量、驱动频率、BST梯形台切削角α等因素对测得这一系数的影响。
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