压电薄膜剪切压电应变特性的研究

项目名称： 压电薄膜剪切压电应变特性的研究

项目编号： No.11402149

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 祝元坤

作者单位： 上海理工大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 压电薄膜是高灵敏传感器、低电压驱动器以及微功率能量收集器等微型压电器件的关键材料，被广泛地应用在微机电系统(MEMS)中。柔性衬底压电薄膜具有韧性好、可弯曲、易加工和便于集成化等诸多优点，是微型MEMS器件极具潜力的材料。压电材料通常具有压电应变系数d15>d33>d31的特点。利用具有较大剪切压电应变系数d15的压电薄膜，可以设计和制作性能优异的剪切模式压电薄膜器件。然而，缺乏准确测量压电薄膜剪切压电应变系数d15的实验方法制约了压电薄膜器件的发展。本申请项目通过将考虑剪切变形和残余应力的压电本构关系引入铁摩辛柯梁模型中，构建一种具有柔性金属衬底的剪切模式压电薄膜悬臂梁装置模型，解耦考虑残余应力影响的多变量耦合关系，实验测量压电薄膜剪切压电应变系数d15，最终提出一种精确测量压电薄膜剪切压电应变系数d15的实验方法，为压电薄膜剪切性能表征和剪切模式压电薄膜器件设计提供指导。

中文关键词： 压电薄膜；多场耦合；压电本构关系；剪切压电应变系数d15；残余应力

英文摘要： Piezoelectric thin films are key materials for micro piezoelectric devices, such as high sensitive sensors, low voltage actuators, and micropower energy harvester, which have been widely used in micro-electromechanical systems (MEMS). Piezoelectric thin f

英文关键词： Piezoelectric thin films；Multi-field coupling；Piezoelectric constitutive equations；Piezoelectric shear strain coefficient d15；Residual stress