叉指式壓電纖維復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、制備與性能測(cè)試研究.pdf

1、叉指式壓電纖維復(fù)合材料是近年來研究最多的一種壓電纖維復(fù)合材料，它采用叉指式電極與壓電纖維復(fù)合材料相結(jié)合的方式，兼具壓電陶瓷的壓電活性和聚合物的一定柔韌性、低聲阻抗等特點(diǎn)，并具有較高的厚度機(jī)電耦合系數(shù)和壓電應(yīng)變常數(shù)、低的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)和聲阻抗。它適合制作高靈敏度、寬帶、窄脈沖的換能器，是醫(yī)療超聲、結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)和水聲換能器的理想材料。針對(duì)叉指式1-3型壓電纖維復(fù)合材料的驅(qū)動(dòng)性能，本文進(jìn)行了理論仿真優(yōu)化分析，依據(jù)優(yōu)化分析結(jié)果設(shè)定實(shí)驗(yàn)，制備出叉指

2、式1-3型壓電纖維復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)元件，對(duì)其進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)性能測(cè)試等方面的研究。
　　 主要的研究工作如下:
　　 1、介紹了正逆壓電效應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論，論述了有限單元法在壓電復(fù)合材料分析中的基本理論和方法;
　　 2、應(yīng)用有限元分析軟件COMSOLMultiphysics對(duì)壓電纖維復(fù)合材料進(jìn)行了初步的靜力學(xué)分析，重點(diǎn)分析了分支電極的寬度、分支電極的間隙以及基體的厚度對(duì)壓電纖維復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)性能的影響。
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3、、總結(jié)出一套易于操作的制備叉指式1-3型壓電纖維復(fù)合材料工藝流程。利用自行設(shè)計(jì)加工的擠壓模具制備出高性能壓電纖維，依據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計(jì)出叉指式電極的關(guān)鍵幾何尺寸，采用排列-澆注法制備叉指式1-3型壓電纖維復(fù)合材料，成功的進(jìn)行了兩相材料的復(fù)合、固化、印刷電極、固化、極化、成型等一系列試驗(yàn)。
　　 4、為了研究叉指式1-3型壓電纖維復(fù)合材料元件的驅(qū)動(dòng)性能和傳感性能以及正交異性等特性，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明壓電纖維復(fù)合材料良好