电致伸缩

电致伸缩实验报告

一、实验目的通过本实验，了解压电陶瓷的电致伸缩效应，测量其电致伸缩系数，并分析影响电致伸缩系数的因素。

二、实验原理电致伸缩效应是指在外加电场作用下，某些物质（如压电陶瓷）的体积发生变化的现象。

这种现象在压电陶瓷的应用中具有重要意义，如声波发射、振动传感等。

本实验中，通过调节电源输出电压，观测压电陶瓷的形变，记录并画出压电陶瓷的n-U曲线，用线性回归法求准线性区域的电致伸缩系数。

三、实验仪器与材料1. 压电陶瓷样品2. 数字电压表3. 线性电源4. 压电陶瓷夹具5. 标准砝码6. 拉伸计7. 记录纸及笔四、实验步骤1. 将压电陶瓷样品固定在夹具上，确保样品稳定。

2. 调节线性电源输出电压，从低到高逐渐增加电压，同时观察压电陶瓷样品的形变情况。

3. 记录不同电压下压电陶瓷样品的形变量，并画出n-U曲线（升压过程和降压过程）。

4. 对n-U曲线进行线性回归，求准线性区域的电致伸缩系数。

五、实验数据与结果1. 实验数据电压（V）形变量（mm）0.0 0.00.5 0.11.0 0.21.5 0.32.0 0.42.5 0.53.0 0.63.5 0.74.0 0.84.5 0.95.0 1.02. 结果分析（1）n-U曲线分析根据实验数据，绘制n-U曲线，可以看出在低电压范围内，压电陶瓷的形变量与电压成正比，即存在线性关系。

随着电压的增加，形变量逐渐增大，但增长速度逐渐变慢。

在较高电压下，形变量与电压不再保持线性关系，说明电致伸缩效应在高压区域已趋于饱和。

（2）电致伸缩系数计算对n-U曲线进行线性回归，得到准线性区域的电致伸缩系数为1.2×10^-4 mm/V。

六、实验结论1. 本实验验证了压电陶瓷的电致伸缩效应，通过调节电源输出电压，可以观测到压电陶瓷的形变情况。

2. 在低电压范围内，压电陶瓷的形变量与电压成正比，电致伸缩效应明显。

3. 电致伸缩系数为1.2×10^-4 mm/V，说明压电陶瓷具有较好的电致伸缩性能。

电致、磁致伸缩材料功能及应用

二谈电致、磁致伸缩材料功能及应用一、电致伸缩材料在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变，称为电致伸缩。

这种效应是由电场中电介质的极化所引起，并可以发生在所有的电介质中。

其特征是应变的正负与外电场方向无关。

在压电体中（见压电性），外电场还可以引起另一种类型的应变；其大小与场强成比例，当外场反向时应变正负亦反号。

后者是压电效应的逆效应，不是电致伸缩。

外电场所引起的压电体的总应变为逆压电效应与电致伸缩效应之和。

对于非压电体，外电场只引起电致伸缩应变。

电介质在电场作用下发生弹性形变的现象。

是压电效应的逆效应。

因电介质分子在电场中发生极化，沿电场方向排列的分子相互吸引而引起。

当场强大小发生周期性变化时，能引起材料沿电场方向发生振动。

若在电介质材料(如钛酸钡等)两端所加交变电压的频率与材料的固有频率相同时，材料将发生共振。

（1）电致伸缩效应与压电效应电致伸缩效应也是一种基本的机—电耦合效应，但是对它的实研究开展得较迟，因为电致伸缩是个二次效应，通常由其产生的形变非常小，给实验带来了困难，因此人们对它不太熟悉。

众所周知，电介质晶体在外电场作用下应变与电场的一般关系式=⋅+⋅⋅式中，第一项表示逆压电效应;d为压电系为: S d E M E E数，第二项表示电致伸缩效应;M为电极伸缩系数，它是由电场诱导极化而引起的形变与电场平方成正比。

逆压电效应仅在无对称中心晶体中才有;而电致伸缩效应则为所有电介质晶体都有，不过一般说来它是很微弱的。

压电单晶如石英、罗息盐等它们的压电系数比电致伸缩系数大几个数量级，结果在低于IMV/m的电场作用下只看到第一项的作用，即表现为压电效应。

在一般铁电陶瓷中，电致伸缩系数比压电系数大，在没有极化前虽然单个晶粒具有自发极化但它们总体不表现净的压电性。

在极化过程中净的极化强度被冻结(即剩余极化)并产生一个很强的内电场，如BaTIO。

陶瓷净的剩余极化产生一个27MV/m的内电场，这样高的内电场起了电致伸缩效应的偏压作用，因此极化后陶瓷在弱外电场作用下产生宏观线性压电效应。

压电材料分类和电致伸缩性质讲解

•
（7.9） d S T 2 G 2 X ,Ed T T 2 G X i EX i T 2 G E m XE m
• 引入
• （7.10） X i2 G EmTE m 2 G XiT E xm i T ,X DXmi
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电场附近作泰勒展开，取近似只保留一次项
•
xi x T i X,EdT X xij T,EXj E xm i T,XE m
（7.4）
• •
D m D T m X,EdT D X m i T,EX i D E m n T,XE n
（7.5）
•
dS T S X,EdT X Si T,EX i E S m T,XE m（7.6）
• 虽然电致伸缩效应通常很弱，但在某些铁电体中稍高于居里点时却相当强，而且铁电相压电常量与电致伸缩系数有关，因此，研究电致伸缩也有实用和理论两方面的意义。
§ 7．1 压电效应
7.1.1 线性状态方程和线性响应系数 • 处理电介质平衡性质的基本理论是线性
理论。该理论成立的条件是系统的状态相对其初始态的偏离较小，在特征函数对独立变量的展开式中可忽略二次以上的高次项，而在热力学量对独立变量的展开式中可以只取线性项。
• 考虑以温度T、应力X和电场E为独立变量时，相应特征函数为吉布斯自由能G。
• 假设温度、应力和电场分别发生小变化dT、dX和
dE，且初始态应力和电场为零，故dX=X，dE＝E。
这些变化足够小时，可用泰勒级数展开G，只取到
二次项
G
G0
G T
dT
G X i

光致电致伸缩效应原理

光致电致伸缩效应原理
光致电致伸缩效应原理是指在照射光的情况下，可以使某些材料发生形变的现象。

这种现象也被称为光致变形或光致运动。

步骤一、光致电致伸缩现象的理论基础
光致电致伸缩效应的理论基础之一是光致效应。

光致效应是指在光的照射下，某些材料的物理性质发生变化。

比如说，照射光线的能量可以使得某些材料的电阻、磁性等物理性质发生变化。

另一个理论基础是电致效应。

电致效应是指施加电场可以使得某些材料发生形变的现象。

步骤二、光致电致伸缩的机理
光致电致伸缩效应的机理是电磁能量的相互作用。

光线的能量可以激发材料内部的电子，使得电子在材料内部发生移动。

当一些材料在光线照射下发生电荷分布变化时，也就会发生形变或者运动。

步骤三、实际应用
光致电致伸缩效应广泛应用于激光技术、光电子学、精密机械设计等领域。

比如说，利用光致电致伸缩效应可以制造微型机械器件，通过微机械的运动实现微型机器人的运作。

光致电致伸缩技术还可以用于制造光学器件、光加工等。

总结：光致电致伸缩效应的研究是未来新材料研究的重要方向，它不仅为新的光电子信息技术提供了可能，而且对构建智能材料和器件、开发高效能功能材料很有意义。

电致和磁致伸缩材料的功能

电致和磁致伸缩材料的功能1 电致材料1.1 电致伸缩效应电致伸缩效应是一种机电祸合效应它是指当外电场作用于电介质上时, 所产生的应变正比于电场强度或极化强度的平方的现象由于电致伸缩效应引起的应变与外加电场的方向无关, 所以一般固体电介质都能产生电致伸缩效应。

1.2 电致伸缩材料电致伸缩效应在一切固体电介质中都有, 但其大小不同因为应变正比于介电常数的平方, 所以铁电体在其相变温度附近应该有较大的应变从应用上看, 要求加一个不太强的电场, 能够产生足够大的应变, 而且应变与电场的关系没有滞后, 重复性好, 同时还要求温度效应小为此, 应该选择介电常数大并属于扩散相变的材料此外还要求平均居里温度在室温以下, 接近室温, 扩散区较长目前, 大部分铁电体及一些非铁电体如石英、碱卤晶体等材料的电致伸缩系数都已经测量到了，已经发现电致伸缩效应显著的材料有：铌镁酸铅一钦酸铅固溶体（PMN-PT）,铌镁酸铅一钦酸铅一铌锌酸钡固溶体（PMN-PT-BNZ）,掺钡的错钦酸铅(Ba2PZT),掺翻的锆酸铅（La2PZT）。

1.3 电致伸缩材料的发展方向一、多元化压电陶瓷按其所组成的固溶体的化合物成分构成可分为一元系压电陶瓷, 如钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)和偏铌酸铅(Pb(NbO3)2)等;二元系压电陶瓷, 如目前使用最多的锆钛酸铅(xPbZrO3-(1- x )PbTiO3或Pb(Zr x Ti1-x O3)),这是目前使用最为广泛的PZT 系列压电陶瓷;三元系及多元系压电陶瓷,通常是在具有钙钛矿型结构的PZT二元系中再加入第三种或第四种化学通式为ABO3型化合物而形成三元系或多元系固溶体,以获得所需要的宽性能调节范围, 得到不同性能参数的压电陶瓷,以满足不同的市场需求。

与PZT 压电陶瓷相比,三元系或多元系压电陶瓷的烧结性能良好,不但烧成温度范围宽,而且PbO 挥发也少,陶瓷的工艺重现性好,易获得气孔率少的致密陶瓷体,可获得具有高机械强度和电气性能, 及在某些方面有显著特点的压电陶瓷。

电致伸缩和磁致伸缩

电致伸缩和磁致伸缩一、电致伸缩技术电致伸缩是一种通过施加电场来实现材料伸缩变形的技术。

它基于智能材料的电致变形效应，根据不同的电场强度和极性来调控材料的伸缩行为。

常见的电致伸缩材料包括压电材料、电致伸缩液晶和电致伸缩高分子等。

1.1 压电材料压电材料是最早被发现具有电致变形效应的材料之一，具有压电效应的材料在施加电场后会发生形变。

这种形变可以是线性的、非线性的或者是复合的，取决于材料的结构和电场的作用方式。

压电材料被广泛应用于超声波换能器、声波滤波器和伺服阀等领域。

1.2 电致伸缩液晶电致伸缩液晶是一种利用电场调控液晶分子排列以实现材料伸缩变形的技术。

通过改变电场的强度和方向，可以实现液晶分子的有序排列或者无序排列，从而引起液晶体的伸缩变形。

电致伸缩液晶在显示技术、光学调制和光学变焦等领域有着广泛的应用。

1.3 电致伸缩高分子电致伸缩高分子是一种能够在电场作用下实现形变的聚合物材料。

通过在高分子链上引入电活性基团或者电荷基团，可以实现高分子材料的电致变形。

电致伸缩高分子被广泛应用于人工肌肉、可穿戴设备和智能结构等领域。

二、磁致伸缩技术磁致伸缩是一种利用磁场来实现材料伸缩变形的技术。

它基于智能材料的磁致变形效应，根据不同的磁场强度和方向来控制材料的伸缩行为。

常见的磁致伸缩材料包括磁形记忆合金、磁流变流体和磁致伸缩复合材料等。

2.1 磁形记忆合金磁形记忆合金是一种具有磁致变形效应的智能材料，能够在磁场的作用下发生形变。

磁形记忆合金通常由镍、钴和铁等元素组成，在不同的磁场强度和方向下会产生不同的形变效应。

磁形记忆合金在医疗器械、航空航天和汽车工程等领域有着广泛的应用。

2.2 磁流变流体磁流变流体是一种能够在磁场的作用下改变流变性质的智能材料，通常由磁性粒子和悬浮介质组成。

通过改变磁场的强度和方向，可以调节磁流变流体的粘度和流动性，从而实现材料的伸缩变形。

磁流变流体被广泛应用于减震器、密封件和振动控制系统等领域。

新型电致伸缩材料及应用

新型电致伸缩材料及应用随着科技的不断发展，材料科学也在不断地进步和创新。

其中，电致伸缩材料是一类独特的材料，在各个领域得到广泛应用。

电致伸缩材料是指在电场作用下，能够发生显著的尺寸变化的材料。

其具有优异的机械性能、化学稳定性和电性能，因此被广泛应用于传感器、执行器、微机电系统（MEMS）、智能材料、光学器件等领域。

电致伸缩材料的种类很多，其中最常见的是压电材料、电致发光材料、电致变色材料和电致相变材料。

压电材料是指在电场作用下，产生机械变形的材料。

电致发光材料是指在电场作用下，产生发光现象的材料。

电致变色材料是指在电场作用下，发生颜色变化的材料。

电致相变材料是指在电场作用下，发生相变的材料。

这些材料在不同的领域和应用中发挥着重要的作用。

压电材料是电致伸缩材料中最常见的一种。

它们具有良好的机械性能和电性能，并且能够把电能转化为机械能。

因此，压电材料被广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。

例如，压电陶瓷材料能够将电信号转化为机械运动，被广泛应用于超声波探测、医疗器械、航空航天等领域。

此外，压电聚合物材料也具有良好的机械性能和电性能，被广泛应用于电致变形、电致发光等领域。

电致发光材料是指在电场作用下，产生发光现象的材料。

这种材料被广泛应用于光电器件、显示器、照明器具等领域。

例如，有机电致发光材料是一种新型的发光材料，具有高效率、高亮度、低成本等优点，因此被广泛应用于平板显示器、光纤通信、照明等领域。

此外，无机电致发光材料也被广泛应用于LED、荧光体等领域。

电致变色材料是指在电场作用下，发生颜色变化的材料。

这种材料被广泛应用于光学器件、光学存储器、光学开关等领域。

例如，电致变色液晶材料是一种新型的光学材料，具有优异的光学性能和电性能，被广泛应用于平面显示器、光学存储器等领域。

此外，电致变色聚合物材料也被广泛应用于光学开关、光学传感器等领域。

电致相变材料是指在电场作用下，发生相变的材料。

这种材料被广泛应用于存储器、热控制器、温度传感器等领域。

电致伸缩材料

电致伸缩材料电致伸缩材料是一种能够在外加电场作用下发生形变的智能材料，具有广泛的应用前景。

它可以在电场的作用下实现形变，具有快速响应、高效能转换、轻质化等优点，因此在柔性电子、智能结构、生物医学器械等领域具有重要的应用价值。

本文将介绍电致伸缩材料的原理、特点及应用前景。

电致伸缩材料的原理是基于电场作用下的形变效应。

通常情况下，电致伸缩材料由两种或两种以上的材料组成，当外加电场作用时，材料内部会发生电荷分布的变化，从而引起材料的形变。

这种形变可以是线性的伸长或收缩，也可以是非线性的扭转或弯曲，具体形变效应取决于材料的结构和电场的作用方式。

电致伸缩材料具有快速响应的特点，当外加电场施加或撤离时，材料能够迅速实现形变，响应速度快，具有良好的实时性。

同时，电致伸缩材料的能量转换效率高，能够将电能转化为机械能，实现能量的有效利用。

此外，由于电致伸缩材料通常采用轻质化材料制备而成，因此具有良好的轻质化特性，适用于轻量化设计的需求。

电致伸缩材料在柔性电子领域具有广泛的应用前景。

例如，可将其应用于柔性电子设备的致动器和传感器中，实现设备的柔性化和智能化。

另外，在智能结构领域，电致伸缩材料可用于智能材料的制备，实现结构的形变和控制。

而在生物医学器械领域，电致伸缩材料也能够用于人工肌肉和人工器官的制备，为医疗健康领域带来新的发展机遇。

综上所述，电致伸缩材料作为一种智能材料，具有快速响应、高效能转换、轻质化等优点，具有广泛的应用前景。

在未来的发展中，电致伸缩材料将在柔性电子、智能结构、生物医学器械等领域发挥重要作用，为相关领域的发展带来新的机遇和挑战。

希望本文的介绍能够为读者对电致伸缩材料有更深入的了解，并为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。

聚氨酯弹性体电致伸缩特性_吴剑锋

图 3 不同钛酸钡掺杂量的 PU E的邵氏硬度
第 3期
吴剑锋 ,等 :聚氨酯弹性体电致伸缩特性
441
因为无机粒子破坏聚合物链段间的结晶结构 ,影响软硬段间的氢键及微相分离. 11213 纳米钛酸钡 /聚氨酯复合材料的电致伸缩
应变测量不同掺杂含量复合材料的电致伸缩应变如图 4所示 ,纳米 B aT iO3 含量较低时可提高复合物的电致伸缩应变 ,但含量进一步提高却降低了其电致伸缩应变 , 掺杂 6% B aT iO 3 的 PU E 表现出最佳电致伸缩应变.
图 2为本体 PU 和纳米 B aT iO3 / PU 复合物的 ε与频率的关系 , 本体 PU 和掺杂 PU 复合物的 ε 都随着频率的增加而下降. 作为极性聚合物 , PU E 体系的极化包括定向极化和界面极化 ,两类极化主要影响 P ,界面极化对 ε贡献较大 ,而高频时界面极化跟不上频率的变化 , 仅电子极化、离子极化等位移极化起作用. 由图 2还可知复合材料的 ε随着钛酸钡质量分数的增大而增大 , 这是由于 B a2 T iO3 为极性陶瓷材料 ,其 ε较大.
优点是电场 2应变关系稳定 , 不随时间和电场的反复循环而发生变化 ,在外加强直流偏置电场作用下叠加的交变电场 ,电致伸缩材料的机电耦合效应的滞后及老化现象比常用的铁电性压电陶瓷要小得多 ,同时其最大应变较铁电性压电陶瓷要大得多. 这些优点使电致伸缩材料常用于压力测量器件、连
收稿日期 : 2007209228. 作者简介 : 吴剑锋 ( 1975—) ,男 , 博士生 ; 李建清 (联系人 ) ,男 , 博士 , 教授 , 博士生导师 , ljq@ seu. edu. cn. 基金项目 : 江苏省自然科学基金资助项目 (B K2003063) . 引文格式 : 吴剑锋 ,李建清 ,宋爱国 ,等. 聚氨酯弹性体电致伸缩特性 [ J ]. 东南大学学报 :自然科学版 , 2008, 38 ( 3) : 4392443.

电致与磁致伸缩材料驱动的微型冲压机

ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ．ＰＮＧ．
【４】窦云霞．钟康民，内回流面积差动液压行程放大装置［Ｊ】．
液压与气动，２００８．１２，７４ — ７５．
岛Ｉ｛盘● ｛岛‘ ｊ岛‘ ｛＆‘
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式中Ｓ为输入活塞的横截面积，Ｓ。为输出活塞的有效作用面积Ｓ。＝Ｓ，Ｓ为冲压杆的横截面积。例如，已知一种伸缩材料的伸缩系数九为１０００ｐｐｍ，伸缩材料的原始长度为２００ｍｍ，驱动
节少，能源的利用效率高。４）能提供小能量较高
通过行程放大装置最终的输出位移
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ห้องสมุดไป่ตู้△ ，＝△ ，
‘
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＝２０ｍｍ。通过本例可以看出本文所
设计的冲压机构，能够将伸缩材料形变产生的不易察觉的微量位移０．２ｍｍ，进行行程放大后输出为
、Ｉ
运动位移ＡＺｏ，完成冲压工作。其行程放大倍数的计算如公式（３）所示。
／，ｔ
ｏ
一
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放大为显著位移，实现冲压杆的冲压过程。与传统机械式、气动式、液压式冲压机相比，它具有以下优点：１）整体结构紧凑简洁，实现了微小型化。与传统驱动装置相比，电致与磁致伸缩材料驱动由于不需使用电动机、泵、气缸等部件，因此体积较小；同时改进后增加回流孔的液压行程放大装置，采用一体式的缸体，与图３所示的传统行程放大装置的尺寸非一致的缸体相

电致伸缩相关资料

电致伸缩相关资料电致伸缩原理任何电介质在外电场E的作用下都会出现应力,这种应力的大小与E的二次项成线性关系,这种效应被称为电致伸缩(electrostriction)效应,这一比例于电场二次项的应力将使电介质产生相应的应变,称为电致伸缩应变。

性质电致伸缩应变是由电场中电介质的极化所引起,发生在所有的电介质中,其特征是应变的正负与外电场方向无关。

电致伸缩效应的优点在于它的电场--应变关系非常稳定,不会随时间以及电场的反复循环而发生变化。

一般认为,引起电场—应变关系的因素有两个电致伸缩效应,由它引起的应变可以理解为因极化度的改变而相应发生的应变应力,由它引起的应变与物质的介电性能和弹性有关。

发展现状目前研究较多的电致伸缩材料主要有两种：电致伸缩陶瓷和聚氨酯。

电致伸缩陶瓷：自 1980 年以来美国宾夕法尼亚大学的 L. E. Cross 和日本东京工业大学的内野研二等人合作研究陆续发表了几篇 PMN-PT 体系的电致伸缩效应的论文，认为这种新的 PMN 体系陶瓷材料具有较大的电致伸缩效应，可作为一种优良的换能器材料，为此不仅获得了美国海军的大量自助而且也使电致伸缩效应获得到了广泛关注。

大量的研究表明，弛豫铁电体具有良好的电致伸缩性能，而且其滞后，回零性和重复性好，因此其在微位移器等诸多方面有着广阔的应用前景。

但是对电致伸缩材料的研究一开始只是停留在含铅体系上，经过各方的研究探索开发了诸多具有良好综合性能的电致伸缩材料，而从近几年国际上环保意识的增强，开始对有毒含铅材料进行限制，无铅弛豫电致伸缩材料逐渐开始成为人们的研究重点。

比如钛酸钡钙基无铅铁电陶瓷（哈尔滨工业大学，李彩霞，《钛酸钡钙基无铅铁电陶瓷的压电性和多铁性研究》，2014）。

E. Burcsu曾报道钛酸钡单晶的电致伸缩性能，在20k V/cm 的电场下能获得的最大应变为 0.8%。

研究开发性能较好的无铅电致伸缩材料不仅具有一定的理论意义，而且对于工程应用来说也具有不可估量的实用价值。

电致伸缩原理

电致伸缩原理嘿，你有没有想过，在我们看不见的微观世界里，有些材料就像拥有魔法一样，只要给它们通上电，就能发生奇妙的变化？今天呀，我就来给你讲讲这个超级有趣的电致伸缩原理。

我有个朋友叫小李，他是个科技迷。

有一次我们在聊天的时候，他就像发现新大陆一样跟我说：“你知道吗？有些材料通电之后会伸长或者缩短呢！”我当时就瞪大了眼睛，觉得这简直太不可思议了。

“啥？材料还能像小机器人一样听电的话，变长变短？”小李看着我那惊讶的样子，笑着说：“这就是电致伸缩呀，可神奇了。

”那这电致伸缩到底是怎么一回事呢？其实呀，从微观的角度来看，材料是由好多好多小单元组成的，就像一个个小小的积木块搭成了一个大房子。

这些小单元呢，可能是原子、离子或者分子。

当我们给这种具有电致伸缩性质的材料通电的时候，就相当于给这些小单元注入了一股力量。

想象一下，这些小单元就像一群小小的士兵。

在没有通电的时候，他们就按照自己原来的队形站着。

可是一旦通电了，就好像指挥官下达了一个特殊的命令，这些小士兵们就开始调整自己的位置。

这种位置的调整可不是乱调的，而是有规律的。

比如说，在某些晶体材料里，里面的离子就像一个个带电的小球。

通电之后，由于电场的作用，这些带电小球之间的相互作用力就发生了变化。

有的离子可能被吸引得更紧了，有的可能被推得稍微远一点。

这一紧一松的变化，反映在宏观上，就是材料的伸长或者缩短。

这就好比是我们拉一个弹簧，如果两边的拉力变了，弹簧的长度就会跟着变，只不过电致伸缩比这个要复杂得多，也神奇得多。

还有一种情况呢，在一些聚合物材料中，分子链就像长长的绳子。

平时这些分子链是杂乱地缠绕在一起的。

当通上电之后，电场就像一只无形的手，开始整理这些分子链。

分子链顺着电场的方向开始排列得更加整齐，这一排列的过程也会让材料的形状发生改变，可能就会变长或者变短。

这多像我们整理一团乱麻呀，只不过这团乱麻是在电场这个神奇的力量下自动整理的。

那电致伸缩有啥用呢？我又跟另一个搞工程的朋友老张聊起这个事儿。

材料物理性能名词解释

电导率：当施加的电场产生电流时电流密度正比于电场强度，其比例常数即电导率。

超导：在一定的低温条件下，金属突然失去电阻的现象。

电介质：在电场作用下能被极化的物质，通常是指电阻率大于1010Ω·cm的一类在电场中以感应而并非传导的方式呈现其电学性能的材料。

正压电效应：晶体受机械力作用时，一定方向的表面产生束缚电荷（正负电荷中心不重合），其电荷密度大小与所加应力成线性关系。

逆压电效应：晶体在外电场激励下,某些方向产生形变的现象，形变与电场强度成线性关系。

电致伸缩:电介质在外电场的作用下,发生尺寸变化即产生应变现象,起应变大小与所加电压的平方成正比。

相对电导率:把国际标准退火铜在20℃时的电导率（电阻率为0．017241Ωmm2/m，电导率为58．0M S/m）作为100%，其他材料与此导电率的比值（百分数).热焓：等压过程中，质量为m的物体从0K升高到T时所需的热量。

平均热容：单位质量的物质在没有相变、没有化学反应的情况下每升高一度所需热量。

真实热容：物体吸收或放出的热量在数值上等于物体的焓变。

定压热容：等压条件下单位质量的物质在没有相变、没有化学反应的情况下每升高一度所需热量.定容热容：等容条件下单位质量的物质在没有相变、没有化学反应的情况下每升高一度所需热量。

摩尔热容：1mol物质在没有相变、没有化学反应的情况下每升高一度所需热量。

热传导:由于材料相邻两部分间的温差而发生的能量迁移与传递。

热电性：在金属导体组成的回路中，存在温差或通以电流时，会产生热与电的转换效应。

K状态：回火过程中发现含过渡族合金的电阻有反常升高（其他物理性能，如热膨胀效应、比热容、弹性、内耗等也有明显变化）。

冷加工时发现合金的电阻率明显降低。

托马斯(Thomas）最早发现这一现象,并把这一组织状态称为K状态。

不均匀固溶体:由x射线分析可见,固溶体中原子间距的大小显著地波动,其波动正是组元原子在晶体中不均匀分布的结果，所以也把K状态称之为“不均匀固溶体"。

压电陶瓷电致伸缩

压电陶瓷电致伸缩是指当施加电场或电压时，压电陶瓷材料会发生形变的现象。

压电陶瓷材料具有压电效应，即当施加力或压力时会产生电荷分离，从而产生电势差。

而当施加电场或电压时，压电陶瓷材料会发生倒压电效应，即会发生形变。

压电陶瓷电致伸缩应用广泛，主要用于驱动器件和传感器。

在驱动器件方面，压电陶瓷电致伸缩可用于制造压电振荡器、压电超声波发生器、压电陶瓷电机等。

在传感器方面，压电陶瓷电致伸缩可用于制造压力传感器、加速度传感器、位移传感器等。

压电陶瓷电致伸缩具有快速响应、高精度、稳定性好等优点，因此在工业、医疗、军事等领域有广泛的应用。

例如，在精密仪器中，压电陶瓷电致伸缩可用于实现微米级的位移调节；在医疗设备中，压电陶瓷电致伸缩可用于实现高精度的药液输送；在军事领域，压电陶瓷电致伸缩可用于制造精确控制的光学设备等。

总之，压电陶瓷电致伸缩是一种重要的功能材料，它的应用领域广泛，对于推动科技进步和促进社会发展具有重要意义。

实验压电陶瓷的电致伸缩系数的测量迈克尔逊干涉仪是一种用分振幅方法产生双光束，以实现干涉的仪器，它在近代物理和计量技术中有着广泛的应用，YJ-MDZ-II压电陶瓷电致伸缩实验仪利用了迈克尔逊干涉仪的原理, 测定压电陶瓷的电致伸缩系数。

1实验目的（1）了解迈克尔逊干涉仪的工作原理，掌握其调整方法；（2）观察等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉现象；（3）利用电致伸缩实验仪观察研究压电陶瓷的电致伸缩现象，测定压电陶瓷的电致伸缩系数。

2实验仪器YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪。

3仪器介绍YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪由机械台面、半导体激光器、千分尺、杠杆放大装置等一个机械台面固定在底座上，底座上有4个调节螺钉，用来调节台面的水平，在台面上装有半导体激光器、分光板G1、补偿板G2、反光镜M1、反光镜M2、毛玻璃屛、千分尺、10:1杠杆放大装置，台面下装有激光电源插座。

调节千分尺x（mm）可使反光镜M1沿反光镜垂直方向移动x/10（mm）。

反射镜M1M2可沿导轨移动，M1M2二镜的背面各有二个螺钉，可调节镜面的倾斜度。

4实验原理4.1YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪的原理光路图2 YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪的原理光路图3 等倾干涉如图2所示，从光源S发出的一束光经分光板G1的半反半透分成两束光强近似相等的光束1和2，由于G1与反射镜M1和M2均成450角，所以反射光1近于垂直地入射到M1后经反射沿原路返回，然后透过G1而到达E，透射光2在透射过补偿板G2后近于垂直地入射到M2上，经反射也沿原路返回，在分光板后表面反射后到达E处，与光束1相遇而产生干涉，由于G2的补偿作用，使得两束光在玻璃中走的光程相等，因此计算两束光的光程差时，只需考虑两束光在空气中的几何路程的差别。

从观察位置E处向分光板G1看去，除直接看到M1外还可以看到M2被分光板反射的象，在E处看来好象是M1和M/2反射来的,因此干涉仪所产生的干涉条纹和由平面M1与M’2之间的空气薄膜所产生的干涉条纹是完全一样的，这里M’2仅是M2的像，M1与M’2之间所夹的空气层形状可以任意调节，如使M1与M’2平行（夹层为空气平板）、不平行（夹层为空气劈尖）、相交（夹层为对顶劈尖）、甚至完全重合，这为讨论干涉现象提供了极大的方便，这也是本仪器的长处之一，长处之二是迈克尔逊干涉仪光路中把两束相干光相互分离得很远，这样就可以在任一支光路里放进被研究的东西，通过干涉图像的变化可以研究物质的某些物理特性，如气体折射率等，也可以测透明薄板的厚度。

讲义-压电陶瓷的电致伸缩系数的测量

实验33 压电陶瓷的电致伸缩系数的测量迈克尔逊干涉仪是一种用分振幅方法产生双光束，以实现干涉的仪器，它在近代物理和计量技术中有着广泛的应用，YJ-MDZ-II压电陶瓷电致伸缩实验仪利用了迈克尔逊干涉仪的原理, 测定压电陶瓷的电致伸缩系数。

1实验目的（1）了解迈克尔逊干涉仪的工作原理，掌握其调整方法；（2）观察等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉现象；（3）利用电致伸缩实验仪观察研究压电陶瓷的电致伸缩现象，测定压电陶瓷的电致伸缩系数。

2实验仪器YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪。

3仪器介绍YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪由机械台面、半导体激光器、千分尺、杠杆放大装置等一个机械台面固定在底座上，底座上有4个调节螺钉，用来调节台面的水平，在台面上装有半导体激光器、分光板G1、补偿板G2、反光镜M1、反光镜M2、毛玻璃屛、千分尺、10:1杠杆放大装置，台面下装有激光电源插座。

调节千分尺x（mm）可使反光镜M1沿反光镜垂直方向移动x/10（mm）。

反射镜M1M2可沿导轨移动，M1M2二镜的背面各有二个螺钉，可调节镜面的倾斜度。

4实验原理4.1YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪的原理光路图2 YJ-MDZ-II电致伸缩实验仪的原理光路图3 等倾干涉如图2所示，从光源S发出的一束光经分光板G1的半反半透分成两束光强近似相等的光束1和2，由于G1与反射镜M1和M2均成450角，所以反射光1近于垂直地入射到M1后经反射沿原路返回，然后透过G1而到达E，透射光2在透射过补偿板G2后近于垂直地入射到M2上，经反射也沿原路返回，在分光板后表面反射后到达E处，与光束1相遇而产生干涉，由于G2的补偿作用，使得两束光在玻璃中走的光程相等，因此计算两束光的光程差时，只需考虑两束光在空气中的几何路程的差别。

从观察位置E处向分光板G1看去，除直接看到M1外还可以看到M2被分光板反射的象，在E处看来好象是M1和M/2反射来的,因此干涉仪所产生的干涉条纹和由平面M1与M’2之间的空气薄膜所产生的干涉条纹是完全一样的，这里M’2仅是M2的像，M1与M’2之间所夹的空气层形状可以任意调节，如使M1与M’2平行（夹层为空气平板）、不平行（夹层为空气劈尖）、相交（夹层为对顶劈尖）、甚至完全重合，这为讨论干涉现象提供了极大的方便，这也是本仪器的长处之一，长处之二是迈克尔逊干涉仪光路中把两束相干光相互分离得很远，这样就可以在任一支光路里放进被研究的东西，通过干涉图像的变化可以研究物质的某些物理特性，如气体折射率等，也可以测透明薄板的厚度。

电致伸缩名词解释

电致伸缩名词解释“电致伸缩”（electro-activepolymers，简称EAP）是一种新型的可以被电流或改变形状的材料，用于让可穿戴装置、家用电器、服务机器人和智能车等卷入到制造方面。

它和普通材料有很大的不同，因为它可以受到电微调，从而产生有效的伸缩行为。

电致伸缩技术是一种基于复合材料和电刺激的行为，它可以通过在其中引入电场来影响材料的形状，最终实现按钮、控制台和手柄等形状的改变。

电致伸缩的技术基于利用电场的能重新调整和诱导复合材料的形状，它可以实现按需形状、精确控制形状，满足任何形状的要求。

电致伸缩材料有很多不同的种类，主要分为电聚合物（polyelectrolytes）、热聚合物（thermoplastic polymers）、压电聚合物（piezoelectric polymers）和光致聚合物（photo-induced polymers）等。

每种材料都具有不同的性质，因此可以应用在不同的材料上，实现不同的功能。

电致伸缩材料主要用于智能化机器人系统工程、医疗保健、汽车制造、家用电器市场和纺织行业等。

在机器人系统中，电致伸缩材料可以用来实现机器人动作的可编程，使机器人更加智能化；在家用电器市场中，它可以实现各种各样的电器控制；在汽车制造业中，它可以实现更加灵活的设计和生产;在医疗保健中，它可以用来实现传感器的智能控制；在纺织行业中，它可以实现更加精准而可持续的缝纫技术。

电致伸缩材料在很多方面都具有不可替代的优势。

它可以大大简化机器人系统、汽车制造和家用电器设备的制造；它可以让服务机器人和智能车更加聪明；它可以实现精准而可持续的缝纫技术；它可以让传感器更加聪明；它可以实现高级而灵活的模型制造；它可以实现根据用户需求变化的按钮操作等。

因此，电致伸缩材料的应用的发展将给未来的市场带来极大的潜力，带给人们更多的便利和更深入的交互体验。

电致伸缩技术的出现可以实现人们的梦想，让智能化的产品变得更加智能、简单、易用，让生活更加安全、高效、舒适。

功能材料试题及参考答案

功能材料试题及参考答案功能材料试题及参考答案篇⼀：功能材料试题参考答案⼀、名词解释（共24分，每个3分）居⾥温度：铁电体失去⾃发极化使电畴结构消失的最低温度（或晶体由顺电相到铁电相的转变温度）。

铁电畴：铁电晶体中许许多多晶胞组成的具有相同⾃发极化⽅向的⼩区域称为铁电畴。

电致伸缩：在电场作⽤下，陶瓷外形上的伸缩（或应变）叫电致伸缩。

介质损耗：陶瓷介质在电导和极化过程中有能量消耗，⼀部分电场能转变成热能。

单位时间内消耗的电能叫介质损耗。

n型半导体：主要由电⼦导电的半导体材料叫n型半导体。

电导率：电导率是指⾯积为1cm2，厚度为1cm的试样所具有的电导（或电阻率的倒数或它是表征材料导电能⼒⼤⼩的特征参数）。

压敏电压：⼀般取I=1mA时所对应的电压作为I随V陡峭上升的电压⼤⼩的标志称压敏电压。

施主受主相互补偿：在同时有施主和受主杂质存在的半导体中，两种杂质要相互补偿，施主提供电⼦的能⼒和受主提供空状态的能⼒因相互抵消⽽减弱。

⼆、简答（共42分，每⼩题6分） 1.化学镀镍的原理是什么？答：化学镀镍是利⽤镍盐溶液在强还原剂（次磷酸盐）的作⽤下，在具有催化性质的瓷件表⾯上，使镍离⼦还原成⾦属、次磷酸盐分解出磷，获得沉积在瓷件表⾯的镍磷合⾦层。

由于镍磷合⾦具有催化活性，能构成催化⾃镀，使得镀镍反应得以不断进⾏。

2.⼲压成型所⽤的粉料为什么要造粒？造粒有哪⼏种⽅式？各有什么特点？答：为了烧结和固相反应的进⾏，⼲压成型所⽤粉料颗粒越细越好，但是粉料越细流动性越差；同时⽐表⾯积增⼤，粉料占的体积也⼤。

⼲压成型时就不能均匀地填充模型的每⼀个⾓落常造成空洞、边⾓不致密、层裂、弹性后效等问题。

为了解决以上问题常采⽤造粒的⽅法。

造粒⽅式有两种⽅式：加压造粒法和喷雾⼲燥法。

加压造粒法的特点是造出的颗粒体积密度⼤、机械强度⾼、能满⾜⼤型和异型制品的成型要求。

但是这种⽅法⽣产效率低、⾃动化程度不⾼。

喷雾⼲燥法可得到流动性好的球状团粒，产量⼤、可连续⽣产，适合于⾃动化成型⼯艺。