功能梯度材料與結構中的撓曲電效應及其表征

《功能梯度材料與結構中的撓曲電效應及其表征》是依託西安交通大學，由梁旭擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：功能梯度材料與結構中的撓曲電效應及其表征
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁旭
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

撓曲電效應廣泛存在於電介質材料中，它能極大地提高納米材料的力電轉換能力，因而其在能源、微納電子、國防等領域具有重要的套用價值。功能梯度材料具有優異的物理性能並逐漸與納米技術相結合，如何正確考慮功能梯度材料結構中的撓曲電效應是其力電耦合問題的關鍵之一。本項目擬發展功能梯度材料與結構的力電耦合理論，分析材料梯度性質、撓曲電效應對功能梯度材料與結構力電耦合行為的影響；藉助有效的數值方法，模擬功能梯度材料與結構中的撓曲電效應，獲得撓曲電效應的臨界特徵尺寸與無量綱表征，研究力電耦合行為隨材料與結構尺寸的變化規律；採用合理的實驗方法，測量功能梯度材料的撓曲電係數。通過理論分析，數值模擬和實驗測量相結合來揭示材料性質、頻率、溫度、尺寸等關鍵因素對功能梯度材料與結構中撓曲電效應的影響。實施本項目將探討利用撓曲電效應提高器件性能的途徑，並為材料與結構的一體化設計提供理論依據。

結題摘要

力電轉換材料在能源、微納電子、國防等領域具有重要的套用價值，撓曲電效應指應變梯度引起的電極化，它是一種廣泛存在於電介質中的力電耦合行為，且能極大的提高納米材料的力電轉換能力。功能梯度材料能夠調控材料和結構的物理性能並逐漸與納米技術相結合，如何正確考慮功能梯度材料中的撓曲電效應是理解其力電耦合問題的關鍵之一。本項目發展了功能梯度材料和結構的力電耦合理論，分析了材料梯度、撓曲電效應對功能梯度材料和結構的力電耦合行為的影響；藉助有效的數值方法，模擬了功能梯度材料和結構中的撓曲電效應，獲得了撓曲電效應的臨界特徵尺寸，研究了力電耦合行為隨材料、結構尺寸的變化規律；搭建了實驗平台，測量了聚合物材料的撓曲電係數和溫度依賴特性，為實驗表征功能梯度材料撓曲電效應提供了實驗基礎。通過本項目的實施，探討了利用撓曲電效應提高器件性能、通過非壓電材料製備具有壓電回響的複合材料的途徑，並為材料與結構的一體化設計提供了理論基礎和實驗數據。