学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

近相界铌镁酸铅—钛酸铅单晶薄层中兰姆波传播特性研究

作　者: 张东亮
导　师: 张锐
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 兰姆波色散曲线弛豫铁电单晶
分类号: O469
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 22次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

弛豫铁电单晶以其优异的压电性能可能成为未来压电材料的发展趋势。近相界0.70Pb(Mg_1/3Nb₉2/3))O₃-0.30PbTiO₃（PMN-0.30PT）单晶具有优越的压电性能且组分均匀、电机性能稳定,可能是下一代实用压电材料的主要选择。压电材料的Z-切型薄层广泛应用在换能器和驱动器中。兰姆波是固体薄层中传播的声导波。兰姆波的应用已从传统的无损定征扩展到生物传感器、液体密度传感器和材料损伤的断层成像。为选择兰姆波的合适模式做弛豫铁电单晶的无损检测或利用弛豫铁电单晶中传播的兰姆波做传感器再或者为滤除兰姆波对声表面波的干扰,需要深入研究这种特定材料中兰姆波的传播特性,其中最重要也是最基本的性质是色散曲线。部分波理论适用于研究各向异性介质中传播的兰姆波,已应用许多年,被很好证实。[001]极化后PMN-0.30PT单晶可以保持稳定的宏观极化状态,具有宏观4mm对称性。由部分波理论推导得到在应力自由、电学短路边界条件下[001]极化PMN-0.30PT单晶Z-切型薄层中沿任意方向传播兰姆波的色散关系,通过数值解法得到相应传播方向兰姆波的色散曲线。当沿[100]或[110]对称方向传播时,兰姆波与水平剪切波（SH wave）解耦,兰姆波同时具有沿波传播方向和垂直于薄层表面方向的位移,SH波只具有平行于薄层表面方向的位移,两类波都可分为对称和反对称模式,兰姆波的对称与反对称模式多重交叠,SH波相速度在高频极限趋近于准切变波波速。当传播方向偏离对称方向时,兰姆波与SH波耦合,但仍可分为对称和反对称模式。为区分波的模式类型和阶数,从波结构的角度分析了同类模式之间的排斥性,发现与各向同性材料中传播的兰姆波不同:当沿[110]方向传播时,在高频极限兰姆波最低阶反对称模式相速度趋近于纯切变波波速,而A1模式相速度趋近于赝表面波波速。最后数值计算得到兰姆波零阶反对称模式对单晶薄层的密度、厚度、弹性刚度系数、压电应力常数和介电常数的灵敏度曲线。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景  8-12
    1.1.1 新型弛豫铁电单晶概述  8-11
    1.1.2 兰姆波简介  11-12
  1.2 国内外在该方向上研究现状及分析  12-15
  1.3 本文主要工作内容  15-16
第2章部分波理论  16-33
  2.1 耦合波方程  16-17
  2.2 压电体中的声平面波  17-18
  2.3 PMN-0.30PT单晶体中的声平面波  18-20
  2.4 压电薄层中传播的兰姆波  20-22
  2.5 PMN-0.30PT单晶薄层中兰姆波的计算方法  22-32
    2.5.1 压电介质参数的坐标变换  22-23
    2.5.2 沿对称方向传播的兰姆波  23-28
    2.5.3 沿非对称方向传播的兰姆波  28-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章 PMN-0.30PT单晶薄层中的兰姆波  33-55
  3.1 不同传播方向兰姆波色散曲线  33-39
  3.2 色散曲线同类模式排斥特性分析  39-52
  3.3 零阶模式对材料参数的灵敏度曲线  52-54
  3.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-62
致谢  62

近相界铌镁酸铅—钛酸铅单晶薄层中兰姆波传播特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文