纳尺度材料表面/界面效应下的机电耦合性能

发布时间：2021-07-03 23:20

　　纳米压电材料具有优越的压电性和半导体特性,被广泛应用于传感器、谐振器、晶体管当中。目前在生物医疗系统、微纳机电系统和自供电微纳系统等领域中具有广阔的应用前景,大大促进了纳米科技的发展。和宏观材料相比,纳米级的压电材料转换性能更高、机电耦合性更强。但由于其比表面积太大,表面原子和内部原子存在巨大的势能差,表面原子活性更高,使得纳米材料表面/界面效应更加显著。因此表面/界面效应对机电耦合性能的影响不能忽略。本文基于电-弹性表面/界面理论,结合具体的分析方法,研究了压电材料表面/界面效应下的机电耦合性能。主要内容如下:根据G-M理论,用电-弹性耦合表面/界面模型,结合保角变换方法,研究无限大压电基体中一个椭圆纳米压电夹杂受到任意角度远场荷载作用问题,分析了不同材料常数、不同荷载角度、不同椭圆形状下表面/界面效应对机电耦合性能的影响,旨在通过优化夹杂形状和材料,提高整体性能。基于电-弹性耦合表面/界面模型,结合波动理论,研究了多层纳米压电材料中反平面剪切波的多重散射,通过波函数展开法得到了纳米圆柱各层的势函数,从而求得应力和电场的解析解。分析了不同材料常数、层数、层厚度、入射波数下表面/界面效... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 表面/界面效应
    1.3 表面/界面模型
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 国内外理论研究
        1.4.2 国内外实验研究
    1.5 本文的选题来源及研究内容
第二章 表面/界面效应下椭圆夹杂受远场荷载作用下的机电耦合性能
    2.1 引言
    2.2 问题描述
    2.3 椭圆纳米夹杂的保角变换
    2.4 广义荷载作用下椭圆纳米夹杂的解析解
    2.5 数值算例与分析
        2.5.1 应力分布
        2.5.2 电场分布
        2.5.3 不同荷载角度下的表面/界面效应
        2.5.4 不同椭圆形状下的表面/界面效应
    2.6 小结
第三章 表面/界面效应下多层压电圆柱受SH波作用的机电耦合性能
    3.1 引言
    3.2 问题描述
    3.3 基本方程及求解
        3.3.1 多层压电圆柱基本方程
        3.3.2 多层压电圆柱波场
            3.3.2.1 最外层耦合弹性波场
            3.3.2.2 压电层中的波场
            3.3.2.3 纳米圆柱最里面的折射波场
        3.3.3 各层表面/界面效应下的边界条件
    3.4 数值分析
        3.4.1 应力分布
        3.4.2 电场分布
        3.4.3 层数对力-电耦合性的影响
    3.5 小结
第四章 表面/界面效应下含涂层任意形状夹杂受剪切力作用的机电耦合性能
    4.1 引言
    4.2 问题描述
    4.3 基本方程及求解
    4.4 任意形状夹杂的保角变化
    4.5 不同区域的解析解
    4.6 表面/界面效应下的边界条件
    4.7 数值算例与分析
        4.7.1 不同界面常数下的应力分布
        4.7.2 表面/界面效应下不同形状的的应力分布
        4.7.3 表面/界面效应下不同形状的的电场分布
    4.8 小结
第五章 表面/界面效应下球状纳米夹杂受电场作用下的机电耦合性能
    5.0 引言
    5.1 问题描述
    5.2 基本方程及求解
    5.3 表面/界面效应下的边界条件
    5.4 数值算例与分析
        5.4.1 不同界面常数下的应力分布
        5.4.2 不同界面常数下的电位移分布
    5.5 小结
第六章 表面/界面效应下磁电弹材料任意形状夹杂的机电磁耦合性能
    6.1 引言
    6.2 问题描述
    6.3 基本方程及求解
    6.4 任意形状夹杂的保角变化
    6.5 不同区域的解析解
    6.6 表面/界面效应下的边界条件
    6.7 数值算例与分析
    6.8 小结
第七章 低温柔性导电膜上纳米氧化锌的制备
    7.1 引言
    7.2 实验与分析
        7.2.1 实验基础
        7.2.2 FTO导电玻璃上制备ZnO纳米线
        7.2.3 ITO导电膜上制备ZnO纳米线
    7.3 小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
附录A
附录B
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
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[2]PVDF静电纺纤维膜对动态压力信号的响应[J]. 王旋,丁辛,郎晨宏,胡吉永,杨旭东,潘恒祥.  产业用纺织品. 2015(03)
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[8]聚合物基导热绝缘复合材料的性能及界面效应[J]. 李宾,李壮,郑彬,孙斌,戴干策.  华东理工大学学报(自然科学版). 2008(02)
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本文编号：3263549