铁电材料的在循环电载作用下的热效应与疲劳

【摘要】：压/铁电材料被广泛应用于制动器、传感器和各种智能结构中,对其断裂和疲劳的性质的深入的理解对于材料的进一步应用和已有器件的可靠性评估是重要的。本文综述了作者研究组在压/铁电材料力电行为的研究结果。首先研究了压/铁电材料的热效应。应用条状电饱和区畴变模型,求解了裂纹尖端附近区域由耗散引起的温度升高。讨论了构形尺寸等对于温度场的影响。并考虑了不同波形直流/交流电加载的情况。结果表明:电饱和区机制下引起的裂尖区温升不可忽略。另外。铁电陶瓷的电疲劳问题是阻碍其进一步扩大应用的主要障碍。近来的实验研究发现电循环加载下的蝶形曲线会出现非对称以及缩小和偏移现象。本文考虑了空间电荷对电畴的钉扎及点缺陷的影响,对电疲劳下铁电陶瓷的蝶形曲线进行了理论描述。计算结果表明空间电荷的分布及电性对(反)蝶形曲线的非对称性起决定性的作用,而点缺陷的作用将影响矫顽场的改变。