搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

冲击波加载下孔隙率对Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 铁电陶瓷去极化性能的影响

冯宁博 谷岩 刘雨生 聂恒昌 陈学锋 王根水 贺红亮 董显林

引用本文:
Citation:

冲击波加载下孔隙率对Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 铁电陶瓷去极化性能的影响

冯宁博, 谷岩, 刘雨生, 聂恒昌, 陈学锋, 王根水, 贺红亮, 董显林

Porosity effects on depoling characteristics of Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 ferroelectric ceramics under shock wave load

Feng Ning-Bo, Gu Yan, Liu Yu-Sheng, Nie Heng-Chang, Chen Xue-Feng, Wang Gen-Shui, He Hong-Liang, Dong Xian-Lin
PDF
导出引用
  • 制备了四种不同孔隙率的Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3铁电陶瓷,并研究了冲击波作用下孔隙率对陶瓷去极化性能的影响. 研究表明: 短路负载条件下陶瓷的放电波形不随孔隙的加入而改变,均为方波. 多孔陶瓷的放电脉冲幅度较低,脉冲宽度较长. 释放的电荷量随着孔隙率的增加而减小,与静态电滞回线测试结果一致. 多孔陶瓷具有较低的冲击阻抗,改善了与封装介质的阻抗匹配. 用Lysne模型拟合了材料在高电阻负载条件下的放电行为,并指出高电阻负载条件下材料的介电常数是静态介电常数的4—5倍,而且材料的介电常数随孔隙率的增加而减小. 冲击波通过样品以后,电路的放电时间常数随着孔隙率的增大而增大. 随着电阻的增大,样品负载电压增高,材料铁电-反铁电相变受到抑制,电流上升沿变缓,致密陶瓷出现了击穿现象.
    Four kinds of Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 ferroelectric ceramics with different porosities are prepared, and the porosity effects on the depoling characteristics of those samples under shock wave load are investigated. The results show that under short circuit condition, the releasing current waveforms are in the form of square pulse for all samples. The amplitude of the current pulse decreases, but the width increases with the porosity increasing. The releasing charge decreases with the porosity increasing, which is consistent with the measurement by P-E loop. Porous ceramics has lower shock impedance, which improves the impedance match to the encapsulation medium. The depoling characteristics of those samples under high resistance load are simulated well by Lysne model. The results reveal that the dielectric constant of the sample is 4—5 times larger than that under static state, moreover, it decreases with porosity increasing. After the shock wave passing through the sample, the discharging time constant increases with porosity increasing. As the load increases, the rising edge becomes less steep for the restrain of the ferroelectric phase-antiferroelectric phase transformation under high electric field, and the breakdown happens to the dense ceramics.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10676035)和中国科学院知识创新工程重要方向性项目(批准号:KGCXZ-YW-340)资助的课题.
    [1]

    Dungan R H, Barnett H M, Stark A H 1962 J. Am. Ceram. Soc. 45 382

    [2]

    Neilson F W 1957 Bull. Am. Phys. Soc. 2 302

    [3]

    Tretyakov D V 2005 Instrum. Exp. Tech. 48 726

    [4]

    Wang Y L, Yuan W Z, He G R, Lin S W, Ling R H, Qu C F 1983 Acta Phys. Sin. 32 780 (in Chinese) [王永龄、 袁万宗、 何国荣、 林盛卫、 凌荣华、 瞿翠凤1983 物理学报 32 780]

    [5]

    Doran D G 1968 J. Appl. Phys. 39 40

    [6]

    Furnish M D, Chhabildas L C, Setchell R E, Montgomery S T 2000 AIP Conf. Proc. 505 975

    [7]

    Lysne P C 1976 J. Appl. Phys. 48 1020

    [8]

    Lysne P C 1977 J. Appl. Phys. 49 4565

    [9]

    Setchell R E 2005 J. Appl. Phys. 97 013507

    [10]

    Setchell R E 2007 J. Appl. Phys. 101 053525

    [11]

    Zeng T, Dong X L, Mao C L, Liang R H, Yang H 2006 Acta Phys. Sin. 55 3073 (in Chinese) [曾 涛、 董显林、 毛朝梁、 梁瑞虹、 杨 洪 2006 物理学报 55 3073] 〖12] Zeng T, Dong X L, Mao C L, Zhou Z Y, Yang H 2007 J. Eur. Ceram. Soc. 27 2025

    [12]

    Yin Z W 2003 Dielectric Physics (Beijing: Science Press) p755 (in Chinese) [殷之文 2003电介质物理学 (北京: 科学出版社) 第755页]

    [13]

    Lysne P C 1974 J. Appl. Phys. 46 231

    [14]

    Banno H 1987 Am. Ceram. Soc. Bull. 66 1332

    [15]

    Jiang D D, Du J M, Gu Y, Feng Y J 2008 Acta Phys. Sin. 57 565 (in Chinese)[蒋冬冬、 杜金梅、 谷 岩、 冯玉军 2008 物理学报 57 565]

    [16]

    Takch Y, Shkuratov S I, Talantsev E F, Dickens J C, Kristinansen M, Altgilbers L L 2002 IEEE Trans. Plasma Sci. 30 1665

    [17]

    Zavattieri P D, Espinosa H D 2001 Acta Mater. 49 4291

    [18]

    Setchell R E 2003 J. Appl. Phys. 94 573

  • [1]

    Dungan R H, Barnett H M, Stark A H 1962 J. Am. Ceram. Soc. 45 382

    [2]

    Neilson F W 1957 Bull. Am. Phys. Soc. 2 302

    [3]

    Tretyakov D V 2005 Instrum. Exp. Tech. 48 726

    [4]

    Wang Y L, Yuan W Z, He G R, Lin S W, Ling R H, Qu C F 1983 Acta Phys. Sin. 32 780 (in Chinese) [王永龄、 袁万宗、 何国荣、 林盛卫、 凌荣华、 瞿翠凤1983 物理学报 32 780]

    [5]

    Doran D G 1968 J. Appl. Phys. 39 40

    [6]

    Furnish M D, Chhabildas L C, Setchell R E, Montgomery S T 2000 AIP Conf. Proc. 505 975

    [7]

    Lysne P C 1976 J. Appl. Phys. 48 1020

    [8]

    Lysne P C 1977 J. Appl. Phys. 49 4565

    [9]

    Setchell R E 2005 J. Appl. Phys. 97 013507

    [10]

    Setchell R E 2007 J. Appl. Phys. 101 053525

    [11]

    Zeng T, Dong X L, Mao C L, Liang R H, Yang H 2006 Acta Phys. Sin. 55 3073 (in Chinese) [曾 涛、 董显林、 毛朝梁、 梁瑞虹、 杨 洪 2006 物理学报 55 3073] 〖12] Zeng T, Dong X L, Mao C L, Zhou Z Y, Yang H 2007 J. Eur. Ceram. Soc. 27 2025

    [12]

    Yin Z W 2003 Dielectric Physics (Beijing: Science Press) p755 (in Chinese) [殷之文 2003电介质物理学 (北京: 科学出版社) 第755页]

    [13]

    Lysne P C 1974 J. Appl. Phys. 46 231

    [14]

    Banno H 1987 Am. Ceram. Soc. Bull. 66 1332

    [15]

    Jiang D D, Du J M, Gu Y, Feng Y J 2008 Acta Phys. Sin. 57 565 (in Chinese)[蒋冬冬、 杜金梅、 谷 岩、 冯玉军 2008 物理学报 57 565]

    [16]

    Takch Y, Shkuratov S I, Talantsev E F, Dickens J C, Kristinansen M, Altgilbers L L 2002 IEEE Trans. Plasma Sci. 30 1665

    [17]

    Zavattieri P D, Espinosa H D 2001 Acta Mater. 49 4291

    [18]

    Setchell R E 2003 J. Appl. Phys. 94 573

  • [1] 王金玲, 张昆, 林机, 李慧军. 二维激子-极化子凝聚体中冲击波的产生与调控. 物理学报, 2024, 73(11): 119601. doi: 10.7498/aps.73.20240229
    [2] 贾瑞煜, 方乒乒, 高超, 林机. 玻色-爱因斯坦凝聚体中的淬火孤子与冲击波. 物理学报, 2021, 70(18): 180303. doi: 10.7498/aps.70.20210564
    [3] 王小峰, 陶钢, 徐宁, 王鹏, 李召, 闻鹏. 冲击波诱导水中纳米气泡塌陷的分子动力学分析. 物理学报, 2021, 70(13): 134702. doi: 10.7498/aps.70.20210058
    [4] 曾建邦, 郭雪莹, 刘立超, 沈祖英, 单丰武, 罗玉峰. 基于电化学-热耦合模型研究隔膜孔隙结构对锂离子电池性能的影响机制. 物理学报, 2019, 68(1): 018201. doi: 10.7498/aps.68.20181726
    [5] 伍友成, 刘高旻, 戴文峰, 高志鹏, 贺红亮, 郝世荣, 邓建军. 冲击波作用下Pb(Zr0.95Ti0.05)O3铁电陶瓷去极化后电阻率动态特性. 物理学报, 2017, 66(4): 047201. doi: 10.7498/aps.66.047201
    [6] 卢璐, 吉鸿飞, 郭各朴, 郭霞生, 屠娟, 邱媛媛, 章东. 超声增强藻酸钙凝胶支架材料孔隙率的研究. 物理学报, 2015, 64(2): 024301. doi: 10.7498/aps.64.024301
    [7] 蒋招绣, 辛铭之, 申海艇, 王永刚, 聂恒昌, 刘雨生. 多孔未极化Pb(Zr0.95Ti0.05)O3铁电陶瓷单轴压缩力学响应与相变. 物理学报, 2015, 64(13): 134601. doi: 10.7498/aps.64.134601
    [8] 叶凤霞, 陈燕, 余鹏, 罗强, 曲寿江, 沈军. 通过AC-HVAF方法制备铁基非晶合金涂层的结构分析. 物理学报, 2014, 63(7): 078101. doi: 10.7498/aps.63.078101
    [9] 王峰, 彭晓世, 梅鲁生, 刘慎业, 蒋小华, 丁永坤. 基于速度干涉仪的冲击波精密调速实验技术研究. 物理学报, 2012, 61(13): 135201. doi: 10.7498/aps.61.135201
    [10] 喻寅, 王文强, 杨佳, 张友君, 蒋冬冬, 贺红亮. 多孔脆性介质冲击波压缩破坏的细观机理和图像. 物理学报, 2012, 61(4): 048103. doi: 10.7498/aps.61.048103
    [11] 王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 徐涛, 丁永坤, 张保汉. 三明治靶型在间接驱动冲击波实验中的应用. 物理学报, 2011, 60(11): 115203. doi: 10.7498/aps.60.115203
    [12] 马文, 祝文军, 张亚林, 经福谦. 纳米多晶铁的冲击相变研究. 物理学报, 2011, 60(6): 066404. doi: 10.7498/aps.60.066404
    [13] 戴中华, 姚熹, 徐卓. 直流偏压对压力诱导反铁电陶瓷去极化性能的影响. 物理学报, 2009, 58(5): 3520-3524. doi: 10.7498/aps.58.3520
    [14] 俞宇颖, 谭 华, 胡建波, 戴诚达, 陈大年, 王焕然. 冲击波作用下铝的等效剪切模量. 物理学报, 2008, 57(4): 2352-2357. doi: 10.7498/aps.57.2352
    [15] 蒋冬冬, 杜金梅, 谷 岩, 冯玉军. 冲击波加载下PZT 95/5铁电陶瓷的电阻率研究. 物理学报, 2008, 57(1): 566-570. doi: 10.7498/aps.57.566
    [16] 张新明, 刘家琦, 刘克安. 一维双相介质孔隙率的小波多尺度反演. 物理学报, 2008, 57(2): 654-660. doi: 10.7498/aps.57.654
    [17] 邵建立, 王 裴, 秦承森, 周洪强. 铁冲击相变的分子动力学研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5389-5393. doi: 10.7498/aps.56.5389
    [18] 杜金梅, 张 毅, 张福平, 贺红亮, 王海晏. 冲击加载下PZT 95/5铁电陶瓷的脉冲大电流输出特性. 物理学报, 2006, 55(5): 2584-2589. doi: 10.7498/aps.55.2584
    [19] 崔新林, 祝文军, 邓小良, 李英骏, 贺红亮. 冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5545-5550. doi: 10.7498/aps.55.5545
    [20] 傅思祖, 黄秀光, 吴 江, 王瑞荣, 马民勋, 何钜华, 叶君健, 顾 援. 斜入射激光驱动的冲击波在样品中传播特性的实验研究. 物理学报, 2003, 52(8): 1877-1881. doi: 10.7498/aps.52.1877
计量
  • 文章访问数:  8713
  • PDF下载量:  892
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-10-14
  • 修回日期:  2010-07-22
  • 刊出日期:  2010-06-05

/

返回文章
返回