《人工周期性壓電複合材料拓撲結構與性能關係研究》是依託南昌大學，由舒龍龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人工周期性壓電複合材料拓撲結構與性能關係研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：舒龍龍
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
壓電複合材料在各種感測器和驅動器中套用廣泛，其力學和電學性能與複合結構中各組分的分布以及相互耦合有直接關聯。近年來對金屬以及某些結構陶瓷的研究發現，通過微納結構單元（不是指晶胞）的周期性排列而形成“點陣”材料，其性能優於相同成分的均質材料。可以預期在壓電複合材料引入人工周期性微納結構，也可能帶來性能的突破，但是其中涉及的結構-性能關係迄今為止並未形成清晰的物理圖像。本項目擬採用有限元計算方法對人工周期性壓電複合材料的多物理場模型進行仿真，並結合實驗驗證，分析不同拓撲結構對材料表觀力學性能、介電性能以及壓電行為影響規律，為開發新型壓電複合材料體系奠定理論和實驗基礎。本項目的順利實施，有利於實現壓電材料的性能突破，並將新理論、新方法引入功能材料的設計與開發中，為後續新型功能器件的研發打下堅實的基礎。
結題摘要
壓電複合材料在各種感測器和驅動器中套用廣泛，其力學和電學性能與複合結構中各組分的分布以及相互耦合有直接關聯。近年來對金屬以及某些結構陶瓷的研究發現，通過微納結構單元（不是指晶胞）的周期性排列而形成“點陣”材料，其性能優於相同成分的均質材料。可以預期在壓電複合材料引入人工周期性微納結構，也可能帶來性能的突破，但是其中涉及的結構-性能關係迄今為止並未形成清晰的物理圖像。項目組通過有限元方法將一些新穎的微體系結構（例如，波浪網路和螺旋網路）引入複合材料中，系統地分析了表觀的彈性/介電/壓電特性的對稱性和按比例縮放行為，其結果也表明，在曲線結構中發現的“柔軟度”會導致超高壓電回響。隨後，項目組採用仿真建模建立最小周期單元壓電模型，通過選區雷射燒結成型設備將所設計的三維拓撲結構列印成型， 結果表明該類材料中可獲得優良的鐵電、壓電和撓曲電性。此外，項目組利用有限元法設計了由壓電感測單元、彈簧單元和質量單元組成的壓電複合材料，並對其Coriolis效應進行了研究，結果表明，這種壓電複合材料的偏轉行為可以嚴格地破壞Coriolis效應，且存在負的Coriolis效應。相關研究成果有利於實現壓電材料的性能突破，並將新理論、新方法引入功能材料的設計與開發中，為後續新型功能器件的研發打下堅實的基礎。
