Исследование физических свойств нанокомпозитных материалов и биологических сред при помощи акустических волн в пьезоэлектрических структурах

• Автор: Шихабудинов, Александр Магомедович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Определение механических свойств нанокомпозитных

полимерных материалов с помощью пьезоэлектрических резонаторов с продольным электрическим полем

1.1 Метод измерения модулей упругости и коэффициентов

вязкости тонкого слоя при помощи резонатора с продольным электрическим полем

1.1.1 Основные характеристики ненагруженных резонаторов на

продольных и поперечных ОАВ

1.1.2 Основные характеристики нагруженных резонаторов

1.2 Определение упругих и вязких постоянных

нанокомпозитных полимерных материалов
1.2.1 Технология создания нанокомпозитных полимерных
материалов на основе ПЭВД
1.2.1.1 Создание порошков
1.2.1.2 Создание таблеток
1.2.1.3 Создание пленок
1.2.2 Методика определения механических свойств тонких
пленок
1.2.2.1 Разработка технологии создания контакта пленок и
резонатора
1.2.2.2 Проведение измерений и анализ полученных результатов
1.2.2.3 Влияние плотности материала наночастиц на модули
упругости
1.3. Выводы
Глава 2. Исследование диэлектрических свойств полимерных
нанокомпозитных материалов
2.1. Измерение диэлектрической проницаемости

2.2. Измерение температурной зависимости диэлектрической
проницаемости
2.2.1 Разработка методики проведения экспериментов
2.2.2 Проведение эксперимента и анализ полученных результатов
2.3. Новый способ определения диэлектрической проницаемости
диэлектриков и его использование для полимерных нанокомпозитных материалов
2.4 Выводы
Глава 3. Исследование влияния различных газов и летучих
жидкостей на механические свойства пленок мицелия
3.1 Методика приготовления тонких мицелиальных
пленок
3.2 Методика создания газовой среды
3.3 Методика проведения экспериментов
3.4 Анализ полученных результатов
3.5 Разработка конструкции акустического химического
датчика на основе мицелиальных пленок
3.6 Выводы
Глава 4 Исследование возможности применения резонаторов с ПЭП
для измерения механических свойств жидкостей и биологических объектов
4.1 Общий принцип работы резонаторов с ПЭП, обзор,
постановка задачи
4.2 Исследование резонаторов с поперечным полем на ниобате
лития с использованием простых электронных структур
4.3. Поиск путей подавления нежелательных паразитных
колебаний с целью формирования хороших резонансных свойств
4.3.1 Описание экспериментов
4.3.2 Обсуждение результатов экспериментов и выработка

рекомендаций
4.4. Создание макета для измерения свойств жидкости и
биообъектов
4.5. Исследование биоспецифической реакции при помощи
датчика на основе резонатора с ПЭП
4.6 Выводы
Заключение
Литература

где А/- разность частот на частотной зависимости модуля электрического импеданса по уровню 0.7 относительно максимального значения. В рассматриваемом случае добротность пьезоэлектрического резонатора составляет величину ~ 5000.
1.1.2. Основные характеристики нагруженных резонаторов
Как известно [80] при нанесении тонкой пленки на поверхность резонатора происходит изменение его резонансной частоты и добротности. Поэтому характеристики нагруженных резонаторов часто используются для контроля толщины пленок, напыляемых в вакууме. Кроме того, в случае хорошей адгезии между пленкой и поверхностью резонатора указанные характеристики используются для определения механических свойств пленки [53].
В данном параграфе описывается методика измерения механических свойств материалов, механический импеданс которых мал по сравнению с импедансом материала резонатора. Как следует из (1.20), резонансная частота пьезоэлектрического резонатора определяется его геометрическими размерами, в частности толщиной пластины. В то же время акустическая і добротность резонатора, нагруженного бесконечной средой определяется отношением механических импедансов материалов резонатора 2 и среды 2ср
&=- = -— (1.23)
2А/ 2 2ср
где 2 = (Сй/э)'/2 , Сц и р - акустический импеданс, модуль упругости и
плотность резонатора. Соответственно Z = (C,Jp)'/2 , 2 = (Сср рср'2 , Скср и
рср это те же параметры среды.
В нашем случае в качестве граничащей среды рассматривается анализируемая пленка, ограниченная с обеих сторон. Очевидно, что и в этом случае резонансная частота и акустическая добротность также будут зависеть от материальных свойств этой пленки.