Разработка технологических решений создания объёмно-чувствительных и высокоанизотропных пьезокомпозитов на основе (Pb, Zr)TiO3 и PbTiO3

• Автор: Филиппов, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. Общая характеристика работы

1 Пьезокомпозиционные материалы: связность, эффективные

свойства и методы получения

1Л Концепция связностей

1.2 Электромеханические взаимодействия и свойства

пьезокомпозитов

1.3 Технологические аспекты получения современных

пьезокомпозитов

2 Пьезокомпозиционные материалы типа 1—3 на основе
сегнето керамики
2.1 Эффективные электромеханические свойства и связанные с ними параметры
2.1.1 Модель пьезокомпозита типа
2.1.2 Прогнозирование эффективных свойств и параметров
2.2 Примеры концентрационных зависимостей эффективных
параметров и анизотропии электромеханических свойств
2.2.1 Сегнетопьезокерамики, используемые в качестве основных компонентов
2.2.2 Характеристики композита на основе сегнетомягкой керамики
2.2.3 Характеристики композита на основе сегнетожёсткой керамики с большой пьезоэлектрической анизотропией
2.3 Преимущества исследованых пьезокомпозитов типа
3 Особенности пьезоэлектрической анизотропии и гидростатического

отклика пористых композиционных материалов
3.1 Пористые сегнетопьезокерамики на основе РЬ(гг, Т1)Оз
3.2 Пористые пьезокомпозиты: получение, микрогеометрия, эффективные параметры и пьезоэлектрическая анизотропия
3.3 Интерпретация экспериментальных данных по пористым пьезокомпозитам на основе ЦТС-
3.4 Взаимосвязи «микрогеометрия - факторы анизотропии» в пьезокомпозитах типа 1—3 с пористой полимерной матрицей
3.4.1 Структура и эффективные свойства пьезокомпозита типа 1-3
3.4.2 Эффективные параметры, связанные с пьезоэлектрической анизотропией пьезокомпозита типа
3.4.3 Большая анизотропия пьезомодулей и родственных параметров пьезокомпозита типа
3.4.4 Роль упругой анизотропии пористой полимерной матрицы в формировании большой анизотропии пьезомодулей и родственных параметров пьезокомпозита типа
4 Получение и эффективные параметры нового пьезокомпозита, содержащего глину
4.1 Получение пьезокомпозита и особенности его микрогеометрии
4.2 Экспериментальные концентрационные зависимости
эффективных параметров пьезокомпозита
4.3 Расчётные концентрационные зависимости эффективных
параметров пьезокомпозита
5 Эффективные параметры пьезокомпозитов и их применения
5.1 Основные применения современных пьезокомпозитов

5.2 Связи «эффективный параметр - практическое применение» для исследованных пьезокомпозитов
Заключение. Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложение А. Список основных публикаций автора по теме
диссертации
Приложение Б. Электромеханические константы компонентов при комнатной температуре
Приложение В. Сведения об апробации результатов диссертации
Приложение Г. Массовые соотношения компонентов при
изготовлении композита «сегнетопьезокерамика ЦТС-19 — глина»
Приложение Д. Эффективные пьезоэлектрические свойства
композитов на основе ЦТС-
Приложение Е. Сведения о практическом использовании результатов диссертации
Приложение Ж. Список использованных сокращений

2.1.2 Прогнозирование эффективных свойств и параметров
Определение эффективных упругих, пьезо- и диэлектрических свойств исследуемого пьезокомпозита проводится в два этапа. На первом этапе усреднения определяются свойства 0-3-матрицы - гетерогенной среды «СПК -полимер» (см. вставку на рисунке 2.1) в рамках метода эффективного поля [2, 44, 49, А1]. Действие внешних полей на эту матрицу сводится к действию некоторого эффективного поля в матрице, и это полу уже учитывает присутствие других включений и их электромеханическое взаимодействие. В этом случае электромеханические свойства 0-3-матрицы определяются по формуле [2, 44, 49]
|| с<-р)|Н| с^И+тДИ (Я ||-|| С<2)||){|| Кш\ +(1 -т,) ||5|| || <Я|Г'(|| СЯЦ-|| (2.1) где /и, - объемная концентрация СПК включений. В формуле (2.1) матрицы
II II =

V 11 У
(9 х 9) характеризуют свойства компонентов с
номерами п = 1 (СГ1К) и п = 2 (полимер), || Kid || - единичная матрица, || S || -матрица компонентов электроупругого тензора Эшелби [41], которая зависит от элементов матрицы || сЯ|| и отношения длин полуосей включения р„ || с(п)’Е || — матрица модулей упругости при Е = const, || е(п) || - матрица пьезокоэффициентов и II II - матрица диэлектрических проницаемостей при £ = const. Верхний индекс Т обозначает транспонирование матрицы. Матрица || S || || (Я ||_1(|| (Я || -|| (Я ||) используется в (2.1) для учёта упомянутых выше эффективного поля и электромеханиче ского взаимодействия в системе «СПК включения - полимер».
На втором этапе усреднения определяются свойства 1-0-3-композита «СПК — гетерогенная среда» (рисунок 2.1). Теперь индекс п = 1 соответствует СПК