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烧结过程中脉冲闪烧极化对PZT厚膜压电性能的增强
摘要： 锆钛酸铅（PZT）因其高压电响应而被广泛用作压电材料。高温热烧结和极化是获得高压电性能PZT薄膜的两个关键步骤，分别通过致密化薄膜和使偶极子沿目标方向重新取向来实现。然而这两个步骤需分开处理，增加了工艺时长与复杂度。此外，高温工艺限制了电极和基底材料必须选用高熔点材质。本文通过实验验证了同步进行烧结与极化的可行性，为制备PZT薄膜提供了新方法。研究还探讨了循环跨越居里温度的温变对PZT厚膜压电性能的影响。采用高强度短脉冲闪光的光子烧结技术实现PZT颗粒熔融融合，同时施加20 kV/cm的电场极化使PZT偶极子重新定向。整个工艺耗时不足5分钟。所得PZT薄膜展现出优异压电性能：g33（22.6×10?3 V·m/N）、d33（626×10?12 m/V）及介电常数（3130）均表明其具备良好的传感与驱动能力，该增强性能优于传统工艺制备的PZT薄膜组。该方法有望应用于高性能压电器件制备，如压电能量收集器、存储器或体声波谐振器。
关键词： 压电、PZT、极化、光子烧结、增材制造、脉冲闪光
更新于2025-09-04 15:30:14
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铅锆钛氧化物(Pb(Zr<sub>0.52</sub>Ti<sub>0.48</sub>)O<sub>3</sub>)MEMS压电加速度计在机械电机健康监测中的应用研究
摘要： 本研究采用改进的溶胶-凝胶法，在铂涂层硅衬底上通过将组成为(Pb,Sr)Lax(Ti,Zr)1-1/4xO3（PZT-5A，具有高d33值520和kp值0.64）的压电亚微米粉末分散于PZT溶胶-凝胶溶液中制备了压电厚膜。随后运用微加工技术在硅衬底上设计并制备了压电微机电系统(MEMS)加速度计。首次提出数学近似模型，该模型利用有效硅膜厚度替代通过数学理论推导的硅膜实际厚度。相比原始数学理论，采用该数学近似模型计算得到的谐振频率更接近实验数据值。最终通过改进溶胶-凝胶法制备出性能最优的自制厚膜加速度计，其电压灵敏度范围达2.21~2.14mV/g（较现有报道数据显著提高），谐振频率范围为6.5~7.1kHz。此外，配备放大电路与电源的加速度计已实际应用于机械电机健康监测中的振动检测。
关键词： 压电厚膜，溶胶-凝胶法，PZT-5A，微机电系统，真空浸渗，加速度计
更新于2025-09-04 15:30:14