Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2021, выпуск 6 » Статья стр. 970
<<<>>>
Модифицированные параметры приема 1-3-композитов на основе сегнетоэлектрических кристаллов
DOI: 10.21883/JTF.2021.06.50867.319-20
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), Аспиранты , 20-38-90163
Тополов В.Ю.1, Исаева А.Н.1
1Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
Email: vutopolov@sfedu.ru
Поступила в редакцию: 17 ноября 2020 г.
В окончательной редакции: 22 января 2021 г.
Принята к печати: 24 января 2021 г.
Выставление онлайн: 23 февраля 2021 г.
PDF версия
Исследована система модифицированных параметров приема волокнистых пьезоактивных композитов "система однонаправленных сегнетоэлектрических кристаллических стержней - полимерная матрица" со связностью 1-3 в широком интервале объемных концентраций кристаллического компонента. Модифицированные параметры приема важны для оценки эффективности захвата, накопления и преобразования энергии в пьезоэлементе при постоянном механическом напряжении или постоянной деформации. В качестве пьезоэлектрического компонента выступают поляризованные вдоль кристаллографического направления [001] полидоменные кристаллы (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (0.28 ≤ x≤ 0.33) и Liv(K1-yNay)1-v(Nb1-z Taz)O3:Mn (v = 0.06, y = 0.1...0.3, z = 0.07 ...0.17). Проведено сравнение параметров, рассчитанных для 1-3-композитов по матричному методу и методу эффективного поля. Проанализирована роль электромеханических свойств кристаллического компонента в формировании модифицированных параметров приема композита. На основе результатов численного моделирования эффективных свойств и связанных с ними модифицированных параметров приема показаны преимущества бессвинцового 1-3-композита по сравнению с аналогами на основе кристаллов (1-x)Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3-xPbTiO3. Ключевые слова: пьезоактивный композит, эффективные электромеханические свойства, параметр приема, фактор анизотропии, свинецсодержащие и бессвинцовые компоненты.
  1. S. Priya. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., a. Freq. Contr., 57 (12), 2010 (2010). DOI: 10.1109/TUFFC.2010.1734
  2. G.M. Sessler, J. Hillenbrand. Appl. Phys. Lett., 103 (12), 122904 (2013). http://dx.doi.org/10.1063/1.4821647
  3. C.R. Bowen, V.Yu. Topolov, H.A. Kim. Modern Piezoelectric Energy Harvesting (Springer International Publishing Switzerland, Cham, 2016)
  4. J.I. Roscow, R.W.C. Lewis, J. Taylor, C.R. Bowen. Acta Mater., 128, 207 (2017). DOI: 10.1016/j.actamat.2017.02.029
  5. K. Uchino. Energy Technol., 6 (5), 829 (2018). DOI: 10.1002/ente.201700785
  6. J.I. Roscow, H. Pearce, H. Khanbareh, S. Kar-Narayan, C.R. Bowen. Eur. Phys. J. Special Topics, 228 (7), 1537 (2019). https://doi.org/10.1140/epjst/e2019-800143-7
  7. T. Rodig, A. Schonecker, G. Gerlach. J. Am. Ceram. Soc., 93 (4), 901 (2010). https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03702.x
  8. Пьезоэлектрическое приборостроение, под ред. А.В. Гориша. Т. 1. Физика сегнетоэлектрической керамики (Радиотехника, М., 1999)
  9. L. Jiang, R. Chen, J. Xing, G. Lu, R. Li, Y. Jiang, K. Shung, J. Zhu, Q. Zhou. J. Appl. Phys., 125 (21), 214501 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5088171
  10. Q. Ke, W.H. Liew, H. Tao, J. Wu, K. Yao. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., a. Freq. Contr., 66 (8), 1395 (2019). DOI: 10.1109/TUFFC.2019.2914464
  11. F. Wang, C. He, Y. Tang, X. Zhao, H. Luo. Mater. Chem. Phys., 105 (2--3), 273 (2007). DOI: 10.1016/j.matchemphys.2007.04.060
  12. D. Zhou, K.H. Lam, Y. Chen, Q. Zhang, Y.C. Chiu, H. Luo, J. Dai, H.L.W. Chan. Sens. Actuators A--Phys., 182 (1), 95 (2012)
  13. Z. Yang, D. Zeng, H. Wang, C. Zhao, J. Tan. Smart Mater. Struct., 24 (7), 075029 (2015). DOI: 10.1088/0964-1726/24/7/075029
  14. Б.Е. Победря. Механика композиционных материалов (Изд-во Моск. ун-та, М., 1984)
  15. Б.Е. Победря. Механика композитных материалов, 32 (6), 729 (1996). [B.E. Pobedrya. Mech. Compos. Mater., 32 (6), 504 (1996). DOI: 10.1007/BF02280632]
  16. M.L. Dunn. J. Appl. Phys., 73 (10), 5131 (1993). DOI: 10.1063/1.353787
  17. V.M. Levin, M.I. Rakovskaja, W.S. Kreher. Internat. J. Solids Struct., 36 (18), 2683 (1999). DOI: 10.1016/S0020-7683(98)00131-0
  18. N. Fakri, L. Azrar, L. El Bakkali. Internat. J. Solids Struct., 40 (2), 361 (2003). DOI: 10.1016/S0020-7683(02)00524-3
  19. С.К. Канаун, В.М. Левин. Метод эффективного поля в механике композитных материалов (Изд-во Петрозав. ун-та, Петрозавод., 1993)
  20. S. Kanaun, V. Levin. In: Effective Properties of Heterogeneous Materials, ed. by M. Kachanov, I. Sevostianov (Springer, Dordrecht, 2013), p. 199
  21. Л.П. Хорошун, Б.П. Маслов, П.В. Лещенко. Прогнозирование эффективных свойств пьезоактивных композитных материалов (Наук. думка, Киев, 1989)
  22. А.А. Паньков. Статистическая механика пьезокомпозитов (Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, Пермь, 2009)
  23. A.L. Kalamkarov, K.S. Challagulla. In: Effective Properties of Heterogeneous Materials, ed. by M. Kachanov, I. Sevostianov (Springer, Dordrecht, 2013), p. 283
  24. F. Levassort, M. Lethiecq, C. Millar, L. Pourcelot. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr., 45 (5), 1497 (1998). DOI: 10.1109/58.738289
  25. V.Yu. Topolov, A.V. Krivoruchko, P. Bisegna, C.R. Bowen. Ferroelectrics, 376, 140 (2008). DOI: 10.1080/00150190802440997
  26. V.Yu. Topolov, P. Bisegna, A.V. Krivoruchko. J. Phys. D: Appl. Phys., 41 (3), 035406 (2008). DOI: 10.1088/0022-3727/41/3/035406
  27. V.Yu. Topolov, C.R. Bowen, P. Bisegna. Piezo-Active Composites. Microgeometry --Sensitivity Relations (Springer International Publishing Switzerland, Cham, 2018)
  28. Ю.В. Соколкин, А.А. Паньков. Электроупругость пьезокомпозитов с нерегулярными структурами (Физматлит, М., 2003)
  29. S.V. Bezus, V.Yu. Topolov, C.R. Bowen. J. Phys. D: Appl. Phys., 39 (9), 1919 (2006). DOI: 10.1088/0022-3727/39/9/029
  30. R. Zhang, B. Jiang, W. Cao. J. Appl. Phys., 90 (7), 3471 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1390494
  31. M.L. Dunn, M. Taya. Internat. J. Solids Struct., 30 (2), 161 (1993). https://doi.org/10.1016/0020-7683(93)90058-F
  32. А.В. Турик. ФТТ, 12 (3), 892 (1970). [A.V. Turik. Soviet Phys.--Solid State, 12 (3), 688 (1970).]
  33. W.A. Smith. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr., 40 (1), 41 (1993). DOI: 10.1109/58.184997
  34. O. Sigmund, S. Torquato, I.A. Aksay, J. Mater. Res., 13 (4), 1038 (1998). DOI: 10.1557/JMR.1998.0145
  35. J.H. Huang, S. Yu. Compos. Engin., 4 (11), 1169 (1994). https://doi.org/10.1016/0961-9526(95)91290-W
  36. L. Li, N.R. Sottos. J. Appl. Phys., 77 (9), 4595 (1995). https://doi.org/10.1063/1.359424
  37. J. Bennett, G. Hayward. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., a. Freq. Contr., 44 (3), 565 (1997). DOI: 10.1109/58.658308
  38. D.B. Deutz, J.-A. Pascoe, B. Schelen, S. van der Zwaag, D.M. de Leeuw, P. Groen. Mater. Horiz., 5 (3), 444 (2018). https://doi.org/10.1039/C8MH00097B
  39. R. Zhang, W. Jiang, B. Jiang, W. Cao. Fundamental Physics of Ferroelectrics, ed. by R.E. Cohen (American Institute of Physics, Melville, 2002), p. 188
  40. S. Zhang, J. Luo, W. Hackenberger, T.R. Shrout. J. Appl. Phys., 104 (6), 064106 (2008). DOI: 10.1063/1.2978333
  41. G. Liu, W. Jiang, J. Zhu, W. Cao. Appl. Phys. Lett., 99 (16), 162901. https://doi.org/10.1063/1.3652703
  42. X. Huo, R. Zhang, L. Zheng, S. Zhang, R. Wang, J. Wang, S. Sang, B. Yang, W. Cao. J. Am. Ceram. Soc., 98 (6), 1829 (2015). DOI: 10.1111/jace.13540
  43. L.V. Gibiansky, S. Torquato. J. Mech. Phys. Sol., 45 (5), 689 (1997). DOI: 10.1016/S0022-5096(96)00106-8
  44. B. Noheda. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci., 6 (1), 27 (2002). https://doi.org/10.1016/S1359-0286(02)00015-3
  45. H.L.W. Chan, J. Unsworth. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., a. Freq. Contr., 36 (4), 434 (1989). DOI: 10.1109/58.31780
  46. D.L. Churchill, S.W. Arms. Piezoelectric Composite with Tapered Beam, Patent US 7880370 B2, 01.02.2011

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme