Development of new and high performance piezoelectric smart devices having multifunctionality

新型高性能多功能压电智能器件的开发

基本信息

  • 批准号:
    18560672
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2006 至 2007
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research, new aluminum matrix composites embedded with the piezoelectric ceramic fiber which have an internal electrode were developed to realize multifunctional and high performance piezoelectric devices, and the following results were obtained. 1. The brittle metal-core piezoelectric fiber can be embedded in aluminum matrix without damage by the interphase forming/bonding method. Using this method, hollow piezoelectric fiber can be filled with the residual alloy produced during the process to form its internal electrode as well as successful embedment in the aluminum matrix. 2. As the poling - electric field relationship of this composite generates a hysteresis loop, it is clear that the embedded metal-core piezoelectric fiber is working as piezoelectric material. The waveform of the out-put voltage generated in the oscillation test and the impact test shows the possibility of strain and impact sensing. 3. As the responding waveform generated in the impact test of the aluminum matrix composite is superior to that of the resin matrix one. The performance of the device using the hollow piezoelectric fiber is as good as the one using the metal-core piezoelectric fiber. 4. The residuals of eutectic alloy and voids around the embedded piezoelectric fiber produced in the thin and patch type device can be removed by modification of the fabrication process, and the output voltage of this device reaches 6 times of that of the conventional one. 5. The compressive residual stress working on the embedded piezoelectric fiber was evaluated using the electron beam moire method, and it was shown that the piezoelectric fiber is subjected to a very high compressive stress of about 1 Gpa, and was also shown that the very high and isotropic residual stress doesn't disturb generation of the high output voltage because the value did not change even after removal of if by heat treatment.
在这项研究中,开发了具有内部电极的压电陶瓷纤维嵌入的新铝基质复合材料,以实现多功能和高性能的压电设备,并获得以下结果。 1。脆性金属核心压电纤维可以嵌入铝基质中,而不会通过相间形成/键合方法损坏。使用这种方法,可以用在此过程中产生的残留合金填充空心的压电纤维,以形成其内部电极以及在铝基质中成功嵌入。 2。随着该复合材料的电场关系产生磁滞回路,很明显,嵌入的金属核心压电纤维正在用作压电材料。振荡测试和冲击测试中产生的螺栓电压的波形显示了应变和冲击感应的可能性。 3。由于铝基质复合材料的撞击测试中产生的响应波形优于树脂基质1的响应波形。使用空心压电纤维的设备的性能与使用金属核心压电纤维的功能一样好。 4。可以通过修改制造过程来除去薄和贴片类型设备中产生的嵌入的压电纤维周围的共晶合金和空隙的残留物,该设备的输出电压达到了传统纤维的6倍。 5。使用电子束Moire方法评估了在嵌入式的压电纤维上工作的压缩残留应力,并且表明,压电纤维受到非常高约1 GPA的高压缩应力,并且还显示出非常高和同性残留的压力不会扰乱高输出的数量,因为如果高温造成了高度的影响,则该均不会造成高度的影响。

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Development of multifunctional structural material systems by innovative design and processing (Invited)
通过创新设计和加工开发多功能结构材料系统(特邀)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Chiba;T. Takeda;H. Asanuma and H. Sato;T.Chiba;H. Asanuma
  • 通讯作者:
    H. Asanuma
Intelligent Materials
智能材料
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Asanuma;N. Takeda;T. Chiba and H. Sato;H. Asanuma
  • 通讯作者:
    H. Asanuma
金属コアを有する圧電ファイバが埋設された機能性複合材料
金属芯嵌入压电纤维的功能复合材料
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
金属コアを有する圧電ファイバが理設された機能性複合材料
金属芯压电纤维功能复合材料
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Chiba;T. Takeda;H. Asanuma and H. Sato;T.Chiba;H. Asanuma;H. Asanuma;H. Asanuma;H. Asanuma
  • 通讯作者:
    H. Asanuma
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