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    参考文献    28
    图1.1 压电效应示意图    1
    图1.2 压电效应的机理示意图    2
    图1.3 PbTiO3-PbZrO3二元系固溶体相图    4
    图1.4 多层压电致动器的结构    5
    图1.5 LTCC工艺流程    6
    图2.1 固相法制备0.90PZT-0.05PMS-0.05PZN工艺流程    8
    图2.2 流延配方计算图    9
    图2.3 铁电陶瓷极化前后电畴变化    10
    图2.4 0.90PZT-0.05PMS-0.05PZN在850℃预烧、900℃烧结下的XRD图谱    11
    图2.5 0.90PZT-0.05PMS-0.05PZN在不同频率下εr随温度的变化关系。    12
    图2.6 具有损耗压电振子的等效电路    13
    图3.1 LTCC制备多层压电陶瓷致动器工艺流程    15
    图3.2 流延设备示意图    17
    图3.3 稳定片后的流延口示意图    17
    图3.4 不同Ag浆料作内电极烧结后的SEM照片:    18
    图3.5 印刷过电极的陶瓷生片    18
    图3.6 部分PZT-PMS-PZN多层压电陶瓷样品    19
    图3.7 PZT-PMS-PZN多层陶瓷在900℃烧结温度下的XRD图谱    20
    图3.8 共烧多层PZT-PMS-PZN/Ag致动器断面SEM照片:    21
    图3.9 PZT-PMS-PZN多层压电致动器频率特性曲线    21
    图3.10 PZT-PMS-PZN多层压电致动器静态纵向位移    22
    图3.11 PZT-PMS-PZN多层压电致动器动态位移    23
    表2.1 本实验中所需原料的名称和规格    8
    表3.1 不同时间段粉体干重占浆料总重量的百分比    16
    表3.2 配制流延浆料所用试剂及作用    16
    表3.3 多层压电陶瓷的排胶工艺    19
    1引言
    压电陶瓷除了具有稳定的压电性能和良好的力学性能外[1],还具有介电性和弹性等,压电致动器的核心材料就是压电陶瓷,压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作,具有敏感的特性,而本文介绍的内容是关于逆压电效应的,即将电能转化为机械形变,来实现位移控制或输出推力,其具有控制精度高、响应速度快、线性度好、输出力大、功耗低等优点[2]。但是,随着科学技术的发展,单层的压电致动器已经慢慢的无法满足当前诸多领域的应用需求。于是在低电压下能产生大位移、大推力的多层压电致动器受到了越来越多的关注,即将压电陶瓷片一片片交叉叠起来,采取机械上串联,电学上并联的结构,由于输出位移大,多层压电陶瓷致动器在精密驱动领域备受青睐[3]。但是相对于国际上对于压电陶瓷的研究而言国内仍处于起步阶段,其主要存在三个方面的难题:缺乏可用于低温共烧的压电陶瓷材料体系;低温共烧以及多层压电陶瓷粘接技术尚在研究阶段;拥有自主知识产权的多层压电器件几乎为空白。因此,研究新的压电陶瓷材料体系、探究多层压电陶瓷的制备技术、开发新型多层压电陶瓷器件已迫在眉睫。
    1.1压电材料
    1.1.1压电效应及产生机理
    1880年,居里兄弟首先发现电气石的压电效应,从此开始了压电学的历史。如图1.1(a),某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。如图1.1(b),当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后变形随之消失,这种现象称为逆压电效应。
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