一種新型壓電復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明為一種新型壓電復合材料，尤其是一種N型雙螺旋結構，延展路徑沿軸線方向且通過軸心位置，能放大微小位移，有效擴大壓電陶瓷行程的壓電復合材料。
【背景技術】
[0002]壓電材料是一種可以因機械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機械變形的功能陶瓷材料，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用，可制成壓電換能器、壓電驅(qū)動器、傳感器等。然而在電場作用下，壓電陶瓷的形變量很小，最多不超過本身尺寸的千萬分之一，由于行程受限，很多領域無法使用。目前人們將壓電材料制成各種形狀，希望通過累積微小形變的方法增加壓電材料行程。
[0003]公布號為CN200979890Y的專利公開了一種螺旋結構的壓電陶瓷(如圖1所示)，這種結構的壓電材料有一個很明顯的缺點，該材料延伸方向為軸線方向，但最高和最低點連線卻不通過軸心，使得在通電后壓電陶瓷的延展面不與軸線垂直，造成材料作用點偏移，形狀發(fā)生角度變化，固定困難等問題。
[0004]另外，該發(fā)明中增加壓電陶瓷的行程方法只是將每層的形變量單純累積，行程仍然較小。
[0005]由于壓電材料的功能性主要由軸向應變來實現(xiàn)，所以本發(fā)明根據(jù)螺旋物體可放大形變的原理，采用N型雙層螺旋結構，將壓電材料的形變量增大，且延展方向過軸心，使得壓電材料在通電后不會發(fā)生角度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了概括本發(fā)明的目的，在這里描述了本發(fā)明的某些優(yōu)點和新穎特征。應了解，無需所有這些方面、優(yōu)點和特征包含在任一特殊實施例中。
[0007]本發(fā)明所要解決的問題在于，針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提出一種可以有效增加壓電材料行程，并且通電后可從軸心位置沿軸線方向往兩邊延展，延展后該材料位置不會發(fā)生角度變化。
[0008]為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采取的技術方案為，一種新型壓電復合材料，所述材料包括外層金屬電極層A，中間壓電陶瓷層及內(nèi)層金屬電極層B，三層緊密結合為一體。
[0009]所述“金屬電極層A”除做電極使用還需作為金屬底片，需采用延展性低、有一定厚度的金屬片。
[0010]所述“金屬電極層B”只作電極使用，要求延展性很好。
[0011]所述的新型壓電復合材料采用N型雙螺旋結構。
[0012]所述的新型壓電復合材料“壓電陶瓷層”雙螺旋圓心連線需與軸線重合。
[0013]通電后，電壓通過金屬電極使“壓電陶瓷層”每塊圓盤均發(fā)生沿軸向伸長，同時“金屬電極層A”形狀不變，故靠近A側的壓電陶瓷相對B側收縮，使整片陶瓷沿軸向螺旋形擴張，有效增加壓電陶瓷的行程。相對的，在用作機械能一一電能轉(zhuǎn)換時，該壓電材料的位移距離也比普通彈簧式壓電陶瓷位移距離大。
[0014]優(yōu)選的，可通過調(diào)節(jié)電極間電壓的大小來改變材料的行程大小。
[0015]本發(fā)明有益效果是:
[0016]本發(fā)明改變了普通彈簧式壓電陶瓷的形狀，設計出一種新型壓電復合材料，可通過每層微小位移的累加有效增加材料的行程，且位移位置最遠的兩點連線過軸心，延伸方向沿軸線方向，該材料在發(fā)生形變時不會發(fā)生角度變化，方便固定，使得壓電材料可在更多領域使用。
【附圖說明】
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[0017]圖1是【背景技術】中一種螺旋型壓電陶瓷換能器的原理圖
[0018]圖2是本發(fā)明實施例中的壓電復合材料未通電時側視圖
[0019]圖3是本發(fā)明實施例中的壓電復合材料通電后側視圖
[0020]圖4是本發(fā)明實施例中的壓電復合材料單層和雙層俯視圖
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
[0022]本實施例采用上下兩層涂覆金屬電極，中間為壓電陶瓷的三層復合結構，材料形狀為N型雙螺旋結構，兩層螺旋中心位置重合，通電后可從軸心位置沿軸線方向往兩邊延展。
[0023]本壓電復合材料包括:
[0024]用于做電極和金屬底片的“金屬電極層A” ；
[0025]用于做電極的“金屬電極層B”；
[0026]用于提供壓電效應的“壓電陶瓷層”。
[0027]所述“金屬電極層A”除做電極使用還需作為金屬底片，在通電后保持自身形狀不易改變，與“壓電陶瓷層”產(chǎn)生形變差，因此需采用延展性略低或有一定厚度的金屬片，如黃銅片等?！敖饘匐姌O層A”與壓電陶瓷層需緊密結合。
[0028]所述“金屬電極層B”只作電極使用，要求延展性很好，可采用銀層燒滲或真空鍍膜的方式實現(xiàn)。
[0029]所述“壓電陶瓷層”要求在形變時，形變行程較大，且形變后位置不可發(fā)生角度變化，最高點和最低點連線經(jīng)過軸心，形變方向沿軸線方向，圓心01、02需在軸線上。
[0030]在不通電時，壓電陶瓷層緊縮，側視圖(圖2)呈英文字母“N”型，俯視圖(圖4)單螺旋呈蚊香形。
[0031]通電后，由于“金屬電極層A”不發(fā)生形變，故靠近A側的壓電陶瓷相對B側收縮，使整片陶瓷沿軸向螺旋形沿軸線伸長，同時，螺旋結構也可累積每層螺旋圓盤的微小形變，最終實現(xiàn)在軸向得到較大行程的目的，如圖3所示。
[0032]本發(fā)明所述的壓電復合材料可廣泛運用于醫(yī)療、水下探測器、電子產(chǎn)品等。
[0033]需要指出，本說明書中的描述僅用于說明性的目的，而不應該理解為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍僅取決于權利要求書的保護范圍。
【主權項】
1.一種新型壓電復合材料，采用上下兩層涂覆金屬電極，中間為壓電陶瓷的三層復合結構，其特征為:本陶瓷形狀為N型雙螺旋結構，兩層螺旋中心位置重合，通電后可從軸心位置沿軸線方向往兩邊延展。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型壓電復合材料，用以解決目前市場上螺旋結構壓電材料通電后形變量較小，伸長方向不在軸心位置等問題。本發(fā)明特征為：材料形狀為N型雙螺旋結構，通電后延展方向與軸線方向一致，延展最高位置與最低位置連線過軸心，通過雙層螺旋結構將壓電陶瓷的每層微小位移放大，增加位移長度。
【IPC分類】H01L41-18, H01L41-187
【公開號】CN104600190
【申請?zhí)枴緾N201410828436
【發(fā)明人】陳相寧, 吳蕓
【申請人】鎮(zhèn)江豐成民用聯(lián)網(wǎng)設備科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月25日