铁电和压电效应的电致疲劳综合建模研究

摘要

cqvip:铁电材料具有良好的铁电、压电、热释电等特性,被广泛应用于超声和声纳传感器等众多领域。根据其铁电电畴结构及其极化反转特性,实验中常可测得两种特征回线,即铁电极化回线和压电蝴蝶回线。理论而言,单纯外电场强度影响下的特征回线应呈现规则对称形状,然而,由于一些不可避免的原因(如,电畴极化不稳定、缺陷密度及电致疲劳等),均使得以上回线逐步退化,进而呈现非对称非线性回线,无疑为此类智能材料的力-电建模问题增加了难度,限制了该材料在工程中的应用。由于铁电材料所制成的器件通常是在循环交变电场下服役,或在力、电、温度等多场下工作,于是场致疲劳已成为铁电器件应用的主要障碍。基于此,提出一类电致疲劳综合模型,充分考虑由于循环电场极化导致的材料疲劳现象,对铁电和压电特征曲线进行较为全面和精确地描述。最后,利用实验数据对所提模型进行了验证,结果表明其精确性和适应性均优于传统模型方法,具有很好的应用前景。