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具有超高压电性的晶体中发现的透明度,使用交流电场而不是直流电场可以改善晶体的压电响应

2021-05-07    阅读量:32029    新闻来源:互联网     |  投稿

使用交流电场而不是直流电场可以改善晶体的压电响应。现在,一个国际研究人员团队说,交流电场的循环还使某些材料的内部晶体域变大且晶体透明。


“有报道称,使用交流电场可以比直流电场显着改善压电响应(例如,提高20%至40%),而这种改善始终归因于由交流电引起的较小的内部铁电畴尺寸交流场的循环中国机械网okmao.com。” Hamer材料科学与工程教授,工程科学与力学教授,宾夕法尼亚州立大学数学教授Chen Long-Qing Chen说。“


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大约三年前,当时宾夕法尼亚州材料研究所的研究员Fei Li博士在很大程度上证实了通过施加交流电场可以改善压电性能。但是,目前还不清楚内部铁电领域如何在AC循环中进化。


“我们的团队主要进行计算机建模,一年多以前,我们开始研究如果在铁电压电晶体上施加交流场,内部畴结构会发生什么。我们对畴结构在交流循环中如何演化感到非常好奇。我们的计算机仿真和理论计算确实显示出改善了的压电响应,但是我们的仿真也证明,在交流循环中,铁电磁畴的尺寸实际上变大了,而不是文献报道的那样。”


压电材料在施加机械力时会产生电荷,而在施加电场时会变形或改变形状。研究人员研究了铌酸铅镁-钛酸铅-PMN-PT-一种可商购的压电材料。计算结果出乎意料,因为压电社区中的大多数人认为,域越小,压电响应越高。


晶体内的畴是电偶极子或极化沿同一方向排列的区域。在使用电场对准偶极子或极化PMN-PT晶体之前,存在许多沿不同方向极化的微小区域。当将交流电场的周期施加到晶体上时,畴会重新排列,变得越来越小。经过几个AC周期后,域很大并且是分层的。


陈说:“模拟结果与文献报道相矛盾。” “我们需要更深入地研究,看现实是否与我们的模拟结果相符。”


中国西安交通大学的研究人员随后生长了自己的PMN-PT晶体,并在不同的AC循环条件下使用各种实验表征技术仔细检查了样品中的畴结构。他们证实了宾夕法尼亚州立大学的计算预测,即在AC周期内,域实际上会变大。


较大的畴尺寸和特定的层畴结构也表明,显示在晶体上的光线将不受阻碍并直射–晶体将是透明的。晶体不仅具有超高压电性,而且在对其表面进行仔细抛光后具有很高的透明度。过去,像这样的晶体一直是不透明的。


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