铁电材料断裂的相场模拟和压电模式原子力显微镜表征

项目名称： 铁电材料断裂的相场模拟和压电模式原子力显微镜表征

项目编号： No.10972189

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李江宇

作者单位： 湘潭大学

项目金额： 40万元

中文摘要： 裂纹表面复杂的电边界条件和裂纹尖端的电畴翻转，使铁电材料的断裂分析非常复杂。目前，铁电材料断裂的非线性分析大多建立在一阶近似的基础上，忽略了电畴翻转对于裂纹尖端应力场和电场分布的影响，不能准确说明铁电材料的断裂行为。为准确分析铁电材料的断裂行为，我们急需对裂纹尖端的扩展及其所引起的电畴翻转进行细致而精确的分析模拟和实验表征。因此本项目的研究目标，在于发展一套新的相场方法，对铁电材料的裂纹扩展及裂纹尖端的电畴翻转进行准确的同步分析和模拟。同时，我们也将发展一套新的实验方法，运用压电模式的原子力显微镜，对裂纹尖端的扩展及其表面电势和电畴演化进行原位观测。通过理论分析和实验表征的紧密结合，我们将研究一系列铁电单晶和陶瓷在力电热耦合载荷下的断裂行为，阐述裂纹尖端扩展和电畴翻转的相互作用，说明外电场对裂纹扩展的影响，从而极大加深对铁电材料断裂行为的理解。

中文关键词： 铁电材料；断裂；相场；畴翻转；裂纹

英文摘要：

英文关键词： ferroelectric；fracture；phase field；domain switching；crack