PDF《压力膨化后的热处理温度对 ！！ 蜂窝膜 驻极体机电性质的影...》

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:36,0?@) 实验在一个含有程控烘箱的 0?@ 系 统内 (德国 A6:;

6=( 公司的程控烘箱;

与BC 机相连 的美国 D648956<

公司 E'

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多功能静电表) 以FGH$47 从/0 至*++G线性升温完成. FI 结果与讨论 ! # 压力膨化后 $$ 蜂窝膜在厚度伸缩 01) 模式下的介电谐振特征 由于压电材料的谐振及反谐振频率与样品的相 关尺寸成反比, 对于横向尺寸远大于其厚度的压电 薄膜, 以0J 模式工作的谐振频率比横向模式时要 高得多, 故可视为样品处于横向夹持状态. 因此 0J 模式下压电材料的阻抗为 [&

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7 [!H ( '

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{ } ) ,(&

) 其中!, % 和 分别为角频率、 电极的有效面积和样 品厚度, 而 + 和 : 分别为真空介电常数和薄膜的 相对介电常数.若样品分别处于自由状态或者单面 夹持状态, 则根据不同的边界条件可得上述两种状 态下的反谐振频率 '

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(FF ! # , (*) 式中# 和(FF 分别为样品密度和弹性模量, 其0J 模 式的机电耦合系数 &

8 定义为 &

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8 ! !* FF (FF + : . (F) 当将 (&

) 式应用于介电损耗较大的聚合物压电材料 时, 式中的 : , &

8 和'

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应表示为复数, 其虚部表征了 材料的损耗和相移 [&

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] .从(&

) 式可导出 0J 模式下 样品的电容为 ) ! )K ) 4)L ! &

H (4! $) ! % + M : &

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7 [!H ( '

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M ;

) . ( ) 利用阻抗分析仪测得在 0J 模式下样品的电容 频率谱的实部和虚部, 和用具备复数运算能力的软 件以 ( ) 式对实验数据进行最小二乘法拟合, 便可求 得材料参数 : , &

8 和'

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, 再通过 (*) 式和 (F) 式即可 确定 (FF 和!FF . 图&

表示以 0J 模式在分别处于自由和单面夹 持两种不同状态下同一样品的 )K ( '

) 和)L ( '

) 的测 量结 果, 两种状态的谐振频率分别为 +,AN 和*+'

,AN, 基本满足 (*) 式中的两倍关系. 同时也证实 了在自由状态下位于 +,AN 的谐振确实为样品在 外电场激励时, 在厚度方向产生的谐振.比较在自由 和单面夹持两种状态下的介电谱可见, 对于自由振 动的样品, 在 *,AN 处存在一个振幅较小的谐振;

而 在单面夹持样品的相应谱线上没有出现, 是由于一 旦样品被单面夹持, 样品的振动仅发生在沿厚度方 向, 横向振动无法产生, 相应的介电谐振也就不复存 在.鉴于在自由振动模式下横向振动的谐振频率比 厚度方向振动的谐振频率低一个数量级以上, 且振 幅也小得多, 因此在对所测得的介电谐振谱进行拟 合时可以忽略这类横向谐振的影响. 图&

经压力膨化处理后的 BO'

+ 介电谐振谱 !

2 压力膨化后的热处理温度对 $$ 蜂窝膜驻极体 机电参数的影响 测量结果指出, 经压力膨化后 BB 蜂窝膜的厚 度可高达 &

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! $, 为膨化前厚度的 F 倍以上. 然而, 由于薄膜内应力的作用, 膨化处理后的 BB 蜂窝膜 的厚度极不稳定, 例如在实验室条件下储存 &

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, 其 厚度已逐渐恢复到膨化前的初始厚度 ( M '

+ ! $) . 因此, 对压力膨化后的 BB 蜂窝膜进行受控的热处理 以消除内应力的影响, 并实现对材料改性是十分必 要的.图*(;