高性能鐵電單晶的微觀力學行為研究

《高性能鐵電單晶的微觀力學行為研究》是依託上海套用技術大學，由金敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高性能鐵電單晶的微觀力學行為研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：金敏
• 依託單位：上海套用技術大學

項目摘要

新型弛豫鐵電單晶是一類電學性能比傳統壓電陶瓷PZT優異得多的電子功能材料。本課題將以PZNT、PMNT和PINT等弛豫鐵電單晶為對象，採用顯微維氏硬度法和納米壓痕法並結合其他實驗手段對不同晶向的微觀力學行為進行研究和比較。獲得該類材料極化前後的各項顯微力學參數，明確其各向異性特徵。探討弛豫鐵電單晶電疇結構對裂紋擴展的阻撓效應以及裂尖附近的電疇演化情況，建立相應疇變模型。利用外加電場研究電致裂紋的擴展和裂尖附近電疇的變化規律。弄清弛豫鐵電單晶納米力學性能特徵及其壓痕尺寸效應，提出一種解釋壓痕尺寸效應的物理模型。該項目的實施不僅為晶體材料的套用及可靠性分析提供參考依據，而且將加深對弛豫鐵電單晶的理解。

結題摘要

新型弛豫鐵電單晶（如PZNT、PMNT、PINT）是一類具有優異壓電性能的電子功能材料，在醫學超聲成像、水聲器件、驅動器、超聲馬達以及熱釋電器件等領域具有廣闊的套用空間。然而，新型弛豫鐵電單晶極易破碎，在晶體加工、器件設計和製作過程中均可能因為材料的破碎而造成器件壽命降低甚至失效。因此，對新型弛豫鐵電單晶的力學行為進行探索顯得非常重要。本項目從微觀力學性能角度出發，採用顯微維氏硬度法和納米壓痕法等技術比較了PZNT、PMNT、PINT等幾種新型弛豫鐵電單晶材料的力學參數，研究了新型弛豫鐵電單晶的力學性能各向異性特徵，同時探索了材料力學性能與載荷的依賴關係。通過化學腐蝕法以及外加電場等手段研究了新型弛豫鐵電單晶的微觀疇動力學行為。此外，分析比較了新型弛豫鐵電單晶與其他軟硬材料力學性能的差別。本項目至今發表論文7篇，申請專利1項。