【技术实现步骤摘要】
一种可调控应变梯度的薄膜材料挠曲电系数测量装置和方法
本专利技术涉及材料科学中的力电耦合
，具体涉及通过夹层结构与四点1/4弯曲模型的具有可调控应变梯度的薄膜材料挠曲电系数测量装置和方法。
技术介绍
力电耦合广泛存在于人工和天然材料中。压电效应能够实现机械能和电能之间的相互转换，是现代高性能功能器件中的重要组成部分。压电效应通常指由晶体中应变引起的电极化，或在电场作用下材料产生变形。晶体学理论研究表明仅有微结构具有非中心对称的晶体才可能具有压电效应。与压电效应不同，挠曲电效应作为另一种材料中的力电耦合在中心对称材料中同样可以产生电极化，其广泛存在于固体电介质、软物质和生物材料中。挠曲电效应指非均匀应变如应变梯度局部破坏晶体的反演对称，在介电材料中产生的电极化现象。挠曲电效应具有尺寸效应，在微纳米尺度下不可忽略且将引起显著的挠曲电效应。挠曲电效应在微纳机电系统、传感、驱动、能量收集等领域都有着广阔的应用前景。想要应用挠曲电效应，一个基本而重要的问题就是确定所选用材料的挠曲电系数。然而由于薄膜材料难以直接施加载荷，且很多测...
【技术保护点】
1.一种可调控应变梯度的薄膜材料挠曲电系数测量装置，其特征在于：包括由长度、宽度和厚度相同的上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)以及设置在上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)之间的与上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)长度和宽度相同的测试薄膜(2)形成的三明治结构，由两个上压头(5)和两个受力支撑件(4)组成的四点1/4弯曲夹具，装载四点1/4弯曲夹具的小载荷加载仪(6)，与小载荷加载仪(6)连接的控制加载力及加载频率的控制器(7)，与小载荷加载仪(6)连接的电荷放大器(8)以及与电荷放大器(8)连接的示波器(9)；所述四点1/4弯曲夹具的两个上压头(5)压合在上基体...
【技术特征摘要】
1.一种可调控应变梯度的薄膜材料挠曲电系数测量装置，其特征在于：包括由长度、宽度和厚度相同的上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)以及设置在上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)之间的与上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)长度和宽度相同的测试薄膜(2)形成的三明治结构，由两个上压头(5)和两个受力支撑件(4)组成的四点1/4弯曲夹具，装载四点1/4弯曲夹具的小载荷加载仪(6)，与小载荷加载仪(6)连接的控制加载力及加载频率的控制器(7)，与小载荷加载仪(6)连接的电荷放大器(8)以及与电荷放大器(8)连接的示波器(9)；所述四点1/4弯曲夹具的两个上压头(5)压合在上基体梁(1-1)的上表面上，两个受力支撑件(4)支撑在下基体梁(1-2)的下表面上，将三明治结构夹紧，保证测试薄膜(2)与上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)同步变形；所述测试薄膜(2)的上下表面涂有电极(3)，电极(3)的长度小于等于两个上压头(5)间的距离且电极(3)设置在两个上压头(5)之间，电极(3)通过导线连接电荷放大器(8)；通过对四点1/4弯曲夹具施力点即两个上压头(5)的力载荷的控制，实现挠曲电系数测量中对测试薄膜应变梯度的调控。
2.根据权利要求1中所述的一种可调控应变梯度的薄膜材料挠曲电系数测量装置，其特征在于，所述上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)的尺寸相同，保证测试薄膜(2)的中性层与三明治结构层合梁的中性层在相同位置，上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)的长度为60～100mm，宽度为8～15mm，厚度为0.8～1.2mm；测试薄膜(2)的长度和宽度与上基体梁(1-1)和下基体梁(1-2)的长度和宽度相同，厚度为500nm～50μm。
3.根据权利要求1中所述的一种可调控应变梯度的薄膜材料挠曲电系数测量装置，其特征在于，所述三明治结构和四点1/4弯曲夹具形成的四点1/4弯曲梁测量模型中，通过对四点1/4弯曲夹具施力点即上方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈春林，梁旭，申胜平，陈文浩，于亦文，兰梦蝶，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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