[发明专利]一种检测相变铁电陶瓷剩余极化强度的装置及方法

说明书

本发明涉及一种检测相变铁电陶瓷剩余极化强度的装置及方法，该装置包括：样品、积分电容、静电计、加压单元、压力检测单元、以及控制单元；所述样品置于所述加压单元中，所述样品分别与所述积分电容和静电计并联连接，所述静电计的控制接口接至所述控制单元，所述压力检测单元置于所述加压单元中，将检测到的压力信号传输给所述控制单元。本发明使相变铁电陶瓷能在应力场作用下退极化，从而测得铁电陶瓷的剩余极化强度。

技术领域

本发明涉及铁电材料的电学性能参数测量，具体地，涉及一种检测相变铁电陶瓷剩余极化强度的装置及方法。

背景技术

剩余极化强度是评价铁电陶瓷储能特性的重要参数，有着重要的实用意义，因此需要建立一种测试装置及方法实现铁电陶瓷实际储存能量的测量。铁电陶瓷储存的能量通常用剩余极化强度来表示，目前常用测试方法有热退极化法。

极化了的铁电陶瓷储存能量，在外场作用下会发生退极化，由于实际应用场合的不同，外场可以是温度场，也可以是应力场。铁电材料在应力场作用下会产生大电压或大电流，有着重要的应用价值，因此需要建立应力加载作用下材料剩余极化强度的检测装置及方法。

发明内容

鉴于以上所述，本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测相变铁电陶瓷剩余极化强度的装置及方法，使相变铁电陶瓷能在应力场作用下退极化，从而测得铁电陶瓷的剩余极化强度。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明所提供的检测相变铁电陶瓷剩余极化强度的装置，包括：样品、积分电容、静电计、加压单元、压力检测单元、以及控制单元；所述样品置于所述加压单元中，所述样品分别与所述积分电容和静电计并联连接，所述静电计的控制接口接至所述控制单元，所述压力检测单元置于所述加压单元中，将检测到的压力信号传输给所述控制单元。

本发明通过加压单元对相变铁电陶瓷施加压力，施压过程中，测量相变铁电陶瓷释放的电荷，从而得到陶瓷的剩余极化强度。由此，本发明可通过测量相变铁电陶瓷应力场下的退极化电荷，测得陶瓷的剩余极化强度。

又，在本发明中，也可以是，所述加压单元包括容纳有传压介质的静水压压力试验机，所述样品置于所述静水压压力试验机的传压介质中。

根据本发明，可通过静水压压力试验机对相变铁电陶瓷施加压力，施压过程中，测量相变铁电陶瓷释放的电荷，从而得到陶瓷的剩余极化强度。

优选地，所述压力检测单元包括压力传感器，所述压力传感器通过A/D转换卡将检测到的压力信号传输给所述控制单元。

另一方面，本发明还提供了一种检测相变铁电陶瓷剩余极化强度的方法，包括下列步骤：测量样品的有效电极面积A，测量积分电容的电容值C；将所述样品置于加压单元中，所述样品分别与所述积分电容和静电计并联连接；用导线将所述积分电容两端短路连接；使所述加压单元进行加压，同时断开所述积分电容两端的短路导线；加压过程中，记录压力值；同时用所述静电计记录所述积分电容两端的电压值V，不断增大压力，直至电压值V基本不变，记录下此时的电压值V；将所述样品的有效电极面积A、所述积分电容的电容值C和所述电压值V代入公式Pr=C×V/A，计算得到陶瓷的剩余极化强度。

根据本发明，可通过测量相变铁电陶瓷应力场下的退极化电荷，测得陶瓷的剩余极化强度。

又，在本发明中，也可以是，所述加压单元包括容纳有传压介质的静水压压力试验机，使所述加压单元进行加压的步骤包括设置所述静水压压力试验机的静水压加压范围，启动静水压加压程序。

根据本发明，通过静水压压力试验机向相变铁电陶瓷施加应力，加至超过材料的相变应力，加压过程中通过测量相变铁电陶瓷释放出的电荷，得到其剩余极化强度。

根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。

附图说明