研究目的
阐明高温能量收集中温度依赖性材料参数与器件发电能力的关系,并开发在宽温域内性能稳定的压电陶瓷。
研究成果
BSPT陶瓷(尤其是x=0.64组分)由于d33与εr随温度变化的协同效应,展现出高且稳定的g33值,使得悬臂梁能量收集器在100-250°C范围内输出电压波动小于20%,具有高温能量采集应用潜力。
研究不足
热退火法由于冷却过程中的变化,无法准确反映温度稳定性。压电回线测试的最高温度因硅油的沸点限制在200°C以下。本研究针对特定材料体系,可能不适用于其他压电陶瓷。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用传统固相反应法制备(1-x)BiScO3-xPbTiO3体系,运用多种原位技术,包括原位高温压电测量、X射线衍射(XRD)、介电常数测量、P-E电滞回线及应变测量。
2:样品选择与数据来源:
制备了x=0.55、0.60、0.63、0.64、0.65、0.70组分的陶瓷样品,测量前对样品进行极化处理和时效处理。
3:70组分的陶瓷样品,测量前对样品进行极化处理和时效处理。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括扫描电镜(Hitachi S4800)、X射线衍射仪(Bruker D8 advance)、LCR分析仪(Agilent E4980A)、铁电测试仪(Premier II,Radiant Technologies Inc)、光子传感器(2100,MTI)、原位Berlincourt型d33测试仪、振动台、马弗炉及ANSYS R15.0软件。材料包含氧化物粉末(Pb3O4、TiO2、Sc2O3、Bi2O3)、氧化锆球、酒精、银浆、硅油、氧化铝坩埚及悬臂梁用不锈钢。
4:0)、X射线衍射仪(Bruker D8 advance)、LCR分析仪(Agilent E4980A)、铁电测试仪(Premier II,Radiant Technologies Inc)、光子传感器(2100,MTI)、原位Berlincourt型d33测试仪、振动台、马弗炉及ANSYS R0软件。材料包含氧化物粉末(Pb3OTiOSc2OBi2O3)、氧化锆球、酒精、银浆、硅油、氧化铝坩埚及悬臂梁用不锈钢。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将粉末混合、煅烧、研磨、压制并烧结,镀电极和极化后测量电学性能。原位测量包含温度控制与平衡步骤,组装悬臂梁能量收集器并在振动条件下测试。
5:数据分析方法:
使用Smile View软件分析晶粒尺寸,XRD采用高斯-洛伦兹拟合,压电贡献分析采用瑞利法,应力分析通过ANSYS模拟实现。
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