摘要 本出版物研究了新型压电材料在振动飞机结构上的能量收集应用。这些材料与传统的压电换能器材料(如压电陶瓷)相比具有显著的优势。特别是,木质材料形式的生物材料和辐照交联聚丙烯形式的铁电驻极体是研究的对象。两种材料都显示了机械和机电性能方面的材料特性。对于木质材料,使用压缩试验,因为材料具有承重性能。铁电驻极体具有高柔顺性,因此在拉伸试验中研究了材料特性,并在四点弯曲试验中研究了其粘在动态弯曲表面上的行为。此外,还介绍了铁电驻极体材料模型的 FE 模型,并通过实验结果进行了验证。给出了两种材料不同概念的功率输出估计。
探头。通过这种方式,可以评估被检查组织的结构和形态及其功能。现代商用超声探头的主要元件是压电陶瓷换能器,它本质上是刚性的,僵硬的,并且与人体组织的机械和声学阻抗不匹配。[3] 因此,商用探头不弯曲,不符合人体解剖结构,并且需要使用超声凝胶,而凝胶会随着时间推移而变干,从而限制了长期测量。凝胶会在皮肤上留下油腻的残留物,导致皮肤干燥、患者不适甚至过敏反应。[4] 此外,商用探头采用额外的匹配层和背衬层,导致复杂性和笨重性增加。另一方面,商用设置中使用的后端采集硬件也存在许多限制。现有的研究系统笨重且难以操作,而移动手持系统重量轻但在高帧率数据处理方面受到限制。[5] 因此,超声的可穿戴性是一个两端开放的问题,一直是近期研究的热点。
随着对电子设备成本更低、性能更好、尺寸更小、可持续性更强的需求,微机电系统 (MEMS) 换能器成为受益于小型化的主要下一代技术候选之一 [1-3]。压电 MEMS 谐振器具有高品质因数和大机电耦合度,是射频 (RF) 系统中很有前途的产品 [4-8]。压电 MEMS 谐振器的主要材料是氮化铝 (AlN)、压电陶瓷 (PZT)、氧化锌 (ZnO) 和铌酸锂 (LN) [9-13]。近年来,掺杂 AlN 薄膜,尤其是氮化铝钪 (AlScN),因其能提高 d 33 和 d 31 压电系数而备受研究 [14]。基于AlN和AlScN薄膜的压电MEMS谐振器凭借单片集成度高、性能优越等特点,受到越来越多的关注。MEMS谐振器种类繁多,如表面声波(SAW)谐振器[15,16]、薄膜体声波谐振器(FBAR)[17-19]。但SAW器件与CMOS工艺不兼容,FBAR的频率主要取决于压电层厚度,因此很难在一个芯片上实现多个工作频率或宽频率可调性。另一方面,基于AlN和AlScN的轮廓模式谐振器(CMR)与CMOS工艺兼容[20-24]。同时,工作频率和谐振频率与CMOS工艺兼容,而基于CMR的器件的工作频率和谐振频率与CMOS工艺不兼容。
摘要:压电效应在生物系统中被广泛观察到,其在生物医学领域的应用也正在兴起。可穿戴和可植入生物医学设备的最新进展为压电材料构件带来了希望,也提出了要求。由于其生物相容性、生物安全性和环境可持续性,天然压电生物材料被认为是这一新兴领域的有前途的候选材料,有可能取代传统的压电陶瓷和合成聚合物。在此,我们全面回顾了五种主要类型的压电生物材料(包括氨基酸、肽、蛋白质、病毒和多糖)的最新研究进展。我们的讨论重点是它们与结构和相相关的压电性能以及实现所需压电相的制造策略。我们比较和分析了它们的压电性能,并进一步介绍和评论了改善其压电性能的方法。我们还讨论了这组功能生物材料的代表性生物医学应用,包括能量收集、传感和组织工程。我们设想,从分子水平上理解压电效应、压电响应改进和大规模制造是这一有前途的跨学科领域的三大挑战,也是研发机会。关键词:压电、天然生物材料、可持续材料、生物医学设备、纳米发电机、灵活性、氨基酸、蛋白质、多糖
1. Yunus, M. 等,空洞对 BGA/CSP 焊点可靠性的影响。微电子可靠性,2003 年。43 (12):第 2077-2086 页。2. Kang, SK 和 AK Sarkhel,电子封装的无铅 (Pb) 焊料。电子材料杂志,1994 年。23 (8):第 701-707 页。3. Menon, S. 等,电子行业中的高铅焊料(超过 85%):RoHS 豁免和替代品。材料科学杂志:电子材料,2015 年。26 (6):第 4021-4030 页。4. Ringgaard, E. 和 T. Wurlitzer,基于碱金属铌酸盐的无铅压电陶瓷。欧洲陶瓷学会杂志,2005 年。25(12):第 2701-2706 页。5. Su, L.-H. 等人,熔融 Sn/Cu 和熔融 In/Cu 对中的界面反应。冶金与材料学报 B,1997 年。28(5):第 927-934 页。6. Choi, S. 等人,铅污染对共晶 Sn-Ag 焊点的影响。焊接与表面贴装技术,2001 年。7. Wood, E. 和 K. Nimmo,寻找新的无铅电子焊料。电子材料杂志,1994 年。23(8):第 709-713 页。8. Mei, Z. 和 J. Morris,共晶 Sn-Bi 焊点的特性。电子材料杂志,1992 年。21 (6):第 599-607 页。9. Yang, C.、L. Wang 和 J. Wang,倒装芯片工艺过程中芯片中超低 k 材料的断裂。材料科学杂志:电子材料,2022 年。33 (2):第 789-799 页。10. Kang, SK 等人,微电子应用中使用的无铅焊料和焊点的微观结构和机械性能。IBM 研究与开发杂志,2005 年。49 (4/5):第 607 页。
摘要:本教程回顾了作者在过去 35 年中对精密空间结构主动控制的贡献。它基于 2022 年 9 月在巴黎举行的 IAC-2022 宇航大会上的 Santini 演讲。第一部分致力于空间桁架的主动阻尼,重点是稳健性。通过使用分散的同位执行器-传感器对来实现保证的稳定性。所谓的积分力反馈 (IFF) 简单、稳健且有效,并且可以使用基于模态分析的简单公式轻松预测性能。这些预测已通过大量实验证实。桁架的阻尼策略已扩展到电缆结构,并已通过实验证实。第二部分解决了隔振问题:将敏感有效载荷与航天器引起的振动隔离开来(即姿态控制反作用轮和陀螺仪的不平衡质量)。讨论了基于 Gough-Stewart 平台的六轴隔离器;再次强调,该方法强调了稳健性。提出了两种不同的解决方案:第一种(主动隔离)使用分散控制器,该控制器具有并置的执行器和力传感器对,并具有 IFF 控制。结果表明,这种特殊的天棚实现方式与传统天棚不同,即使它连接的两个子结构是柔性的(大型空间结构的典型特征),也能保证稳定性。第二种方法(被动)讨论了松弛隔离器的电磁实现方式,其中线性阻尼器的经典阻尼器被麦克斯韦单元取代,导致渐近衰减率为 -40 dB/十倍,类似于天棚(尽管在电子方面要简单得多)。讲座的第三部分总结了最近在柔性镜控制方面所做的研究:(i)由压电陶瓷(PZT)致动器阵列控制的自适应光学(AO)平面镜和(ii)由压电聚合物致动器(PVDF-TrFE)阵列控制的球形薄壳聚合物反射镜,旨在部署在太空中。