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铁电材料湿敏性能的研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1207-1216页

作者：贾艳敏郭迪西安邮电大学理学院陕西西安710121 西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

对湿度的精密监测关系着一些潮解材料的保存,电子仪器的测量精准度等各个方面。高性能湿度传感器在现代工业、农业、医疗等领域均具有广泛的用途。湿度敏感材料包括介电材料、半导体材料、金属材料等。作为一种特殊的含有自发电极化的... 详细信息

对湿度的精密监测关系着一些潮解材料的保存,电子仪器的测量精准度等各个方面。高性能湿度传感器在现代工业、农业、医疗等领域均具有广泛的用途。湿度敏感材料包括介电材料、半导体材料、金属材料等。作为一种特殊的含有自发电极化的介电材料,铁电材料在湿敏传感器领域的应用越来越受到人们的关注。理论上,铁电材料的电极化对于表面的极性水分子具有强的吸附作用,同时,表面附着的极性水分子也可以反过来影响铁电材料的铁电极化、介电、电阻抗等性能。因此,铁电材料在高性能湿敏传感器件中具有重要的应用前景,铁电湿敏材料具有灵敏度高、响应快、稳定性好等优点。本文综述了铁电湿敏材料的发展历史和现状,详细总结了铁电材料湿度传感的物理机制。将铁电湿敏材料按类别、性质分为铁电纳米、铁电陶瓷、铁电薄膜、铁电单晶四大部分,分别综述了它们湿敏特性的研究进展及影响湿敏性能的各种因素,以期为未来新型铁电材料的湿敏研究提供一些科学参考。

关键词：湿度传感器湿敏材料铁电效应铁电材料进展

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压电陶瓷执行器迟滞与非线性成因分析

光学精密工程 2003年第3期11卷 270-275页

作者：崔玉国孙宝元董维杰杨志欣大连理工大学机械工程学院辽宁大连116023 大连理工大学电子与信息工程学院辽宁大连116023

从微观上系统分析了电致伸缩效应、逆压电效应和铁电效应的位移机理 ,表明 :三种效应的位移机理是根本不同的 ;压电陶瓷执行器的位移主要是由逆压电效应、铁电效应所引起的 ,电致伸缩效应对位移的贡献极其微弱 ,可以忽略不计 ;单纯的逆... 详细信息

从微观上系统分析了电致伸缩效应、逆压电效应和铁电效应的位移机理 ,表明 :三种效应的位移机理是根本不同的 ;压电陶瓷执行器的位移主要是由逆压电效应、铁电效应所引起的 ,电致伸缩效应对位移的贡献极其微弱 ,可以忽略不计 ;单纯的逆压电效应是线性的 ,而铁电效应则是迟滞非线性的。指出了非 180°电畴转向与转向的不完全可逆 ,分别是造成压电陶瓷执行器非线性和迟滞的根本原因。通过实验研究了驱动电压幅值、驱动电压频率、驱动循环次数及晶片厚度对压电陶瓷执行器迟滞和非线性的影响。

关键词：压电陶瓷执行器迟滞非线性逆压电效应铁电效应位移机理

BaTiO3基固溶体降解染料废水的铁电催化研究

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BaTiO3基固溶体降解染料废水的铁电催化研究

作者：朱孟德苏州科技大学

学位级别：硕士

随着社会经济与人口的迅速发展,能源匮乏与环境污染问题逐渐成为制约经济与社会发展的重要因素,其中水污染更是人类面临和急需解决的问题之一。而印染废水因其有机物含量高、成分复杂、色度深、水质变化大等问题,成为国内外公认的难处... 详细信息

随着社会经济与人口的迅速发展,能源匮乏与环境污染问题逐渐成为制约经济与社会发展的重要因素,其中水污染更是人类面临和急需解决的问题之一。而印染废水因其有机物含量高、成分复杂、色度深、水质变化大等问题,成为国内外公认的难处理废水之一。铁电材料具有自发极化,在非光照条件下,利用其铁电性实现催化降解,可以不受染料废水中悬浮物影响。而目前研究较多的纳米级的铁电材料存在颗粒团聚、高成本、分离和回收困难、以及铁电性的尺寸效应等问题,研究成果缺乏实用性;而单一无铅铁电微米粉体的降解率又低于90%。因此,研究开发新型的光催化剂材料和技术处理染料废水显得尤为重要。本研究论文采用常规的固相反应合成Ba Ti O基固溶体Ba(ZrTi)O微米颗粒,利用其铁电和压电效应在铁电-压电催化和铁电-摩擦催化降解染料废水上的应用,具体内容主要如下:***(ZrTi)O微米颗粒降解染料废水的压电催化研究首先,对常规的固相反应法制备的微米级的Ba(ZrTi)O(BZT)颗粒的微观结构、铁电和介电性能进行了表征与讨论。X-ray射线衍射结果表明,BZT具有典型钙钛矿结构,随着Zr离子的掺入浓度增加,其晶体结构从正交相到四方相和立方相的转变;从微观形貌图中可以观察到颗粒粒径尺寸在200～500 nm之间。从介电温谱中可以发现,随着Zr离子的掺入浓度增加,居里温度(也即最大温度值)从高温向低温偏移,呈现典型介电弥散现象;尤其对于BZT(Zr:0.05,0.1)时在室温条件下,其块体材料存在典型的铁电电滞回线,具有铁电性。其次,对BZT的微米颗粒的铁电-压电催化降级染料废水的实验中发现,极化后的Ba(ZrTi)O微米颗粒表现出优异的铁电-压电催化性能,超声振动90 min后,对Rh B、MB和MO染料废水的降解分别达到～95%、～70%和～65%。我们把这种现象归因于在Ba(ZrTi)O颗粒中存在的纳米极性微区(PNRs)。一方面,PNRs可以提高微米颗粒的铁电-压电性,可以在超声的条件下,在颗粒表面诱导出更多的束缚电荷,促使颗粒的催化效应;另一方面,我们认为PNRs可以提高局部的内在电场,使材料的电子和空穴加速分离,并减少复合,从而提高铁电-压电催化。***(ZrTi)O微米颗粒降解染料废水的摩擦催化研究微米Ba(ZrTi)O颗粒进一步用来研究其铁电-摩擦催化在降解染料废水上的应用。研究表明,摩擦催化与磁力籽表面的粗糙度、磁力籽的转速,以及颗粒的极化处理有关。在相同的摩擦催化条件下,经过极化处理的Ba(ZrTi)O微米颗粒表现出极佳的对染料废水的降解作用,在使用2.5 k V/mm电场极化后的Ba(ZrTi)O颗粒以PTFE为转子在1200 rpm的条件下,对Rh B的降解率为～99.5%。我们归因于极化处理可以使Ba(ZrTi)O的颗粒表面可以聚集更多的电荷,从而促进铁电-摩擦催化效应。

关键词：钛酸钡自发极化铁电效应压电效应极性纳米微区压电催化摩擦催化

Ni/PZT磁电复合薄膜的水热法合成与性能研究

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Ni/PZT磁电复合薄膜的水热法合成与性能研究

作者：何振鲁南京航空航天大学

学位级别：硕士

水热法沉积PZT薄膜具有反应温度低,薄膜纯度高、厚度大,不需要后处理等一系列优点。本论文采用水热合成法制备了Ni/PZT磁电复合薄膜,研究了工艺条件对薄膜结构和性能的影响。结果表明,缓冲层成份对薄膜的生长具有重要影响,Ti/TiO中的Ti... 详细信息

水热法沉积PZT薄膜具有反应温度低,薄膜纯度高、厚度大,不需要后处理等一系列优点。本论文采用水热合成法制备了Ni/PZT磁电复合薄膜,研究了工艺条件对薄膜结构和性能的影响。结果表明,缓冲层成份对薄膜的生长具有重要影响,Ti/TiO中的TiO层与溶液中的晶种反应,在Ni基片表面形成晶核点,从而改善薄膜和衬底的结合性。水热生长的PZT薄膜具有良好的铁电性能和介电绝缘性能。水热温度对薄膜的结构、铁电和磁电性能有着重要影响。随着水热反应温度的升高,薄膜的晶粒大小逐渐减小,剩余电极化强度减小,矫顽力增加。当反应温度从433K增加到463K时,薄膜的矫顽力从8.0kV/cm增加到13.5kV/cm,剩余电极化强度从26.7μC/cm减小到16.9μC/cm。随着水热温度的增加,薄膜的磁电电压系数减小。另外,随着频率的增加薄膜的磁电电压系数近线性增加,磁电电压系数不随偏置磁场的变化发生改变。本论文还研究了缓冲层厚度对薄膜磁电性能的影响。Ni和PZT层之间的机械耦合作用产生磁电效应,界面结合状况决定薄膜的磁电性能。缓冲层用来连接Ni和PZT层,并把Ni层产生的磁致伸缩应变传递给PZT层,应变在缓冲层中传递时存在应变损失。随着Ni和PZT之间缓冲层厚度的增加,薄膜的磁电耦合性能减弱,磁电电压系数减小。当缓冲层厚度为400nm时,薄膜的最大磁电转换系数为10.77 VcmOe。

关键词：磁电效应 PZT薄膜铁电效应水热法机械耦合

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压电陶瓷迟滞非线性的成因与校正

黑龙江大学工程学报 2013年第2期4卷 103-107,112页

作者：史丽萍魏艳波魏喜雯张波徐艳春瞿晓东黑龙江大学机电工程学院哈尔滨150080

针对压电陶瓷执行器输出位移的迟滞非线性现象,基于压电陶瓷铁电效应的微观极化机理,应用电畴转向理论,解释了产生迟滞非线性的原因。为了降低迟滞特性对压电陶瓷执行器的影响,研究了MPT-2MRL103A压电陶瓷微位移执行器迟滞特性,并采用... 详细信息

针对压电陶瓷执行器输出位移的迟滞非线性现象,基于压电陶瓷铁电效应的微观极化机理,应用电畴转向理论,解释了产生迟滞非线性的原因。为了降低迟滞特性对压电陶瓷执行器的影响,研究了MPT-2MRL103A压电陶瓷微位移执行器迟滞特性,并采用广义非线性Preisach模型建立压电陶瓷执行器迟滞模型,利用建立的的模型作为PID反馈控制的前馈环节进行闭环精密定位控制,进一步改善压电陶瓷执行器驱动电压与输出位移间的线性关系,提高定位精度。

关键词：压电陶瓷执行器铁电效应迟滞非线性广义非线性 Preisach模型

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铪基氧化物材料及其器件应用

微纳电子与智能制造 2019年第4期1卷 4-9页

作者：康晋锋北京大学信息科学技术学院微纳电子学系北京100871

随着信息与集成电路技术和产业的快速发展,目前已经进入到大数据与后摩尔技术时代,如何快速有效地处理海量复杂信息,成为传统的微电子集成电路技术面临的巨大的挑战与发展瓶颈,探索研究并提出变革性技术,突破传统技术路线与发展途径的... 详细信息

随着信息与集成电路技术和产业的快速发展,目前已经进入到大数据与后摩尔技术时代,如何快速有效地处理海量复杂信息,成为传统的微电子集成电路技术面临的巨大的挑战与发展瓶颈,探索研究并提出变革性技术,突破传统技术路线与发展途径的发展瓶颈,成为当前国际微电子集成电路技术领域研究的必然趋势。其中,采用类脑型神经形态计算方式,拟通过模拟人类大脑处理信息的方式,有望解决传统技术的瓶颈问题,成为变革性技术发展路线之一。类脑型神经形态计算方式与系统实现的基础是能够满足新系统需求的新型功能器件的发明与构建,而新型功能器件的构建,必须依赖新效应材料研究与应用作为支撑。针对新型铪基氧化物中所展现的丰富物理效应、独特优异特性及其在神经形态忆阻器件研究方面的现状与前景进行概述与展望,力图从材料发展的基础方面,为变革性技术发展探索可能的发展途径。

关键词：铪基氧化物阻变效应铁电效应忆阻与神经形态器件

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多功能配位聚合物材料的构筑与性能调控

多功能配位聚合物材料的构筑与性能调控