功能梯度压电谐振器

频温高稳定性

PZT4/AlN双相梯度沿厚度连续过渡，消除界面分层，为高性能传感器与能量收集器提供一体化谐振单元。

Khalfi, H. · Naciri, Ismail · Rabab, Raghib · Randrianarivelo, J. · 禹建功 · Ratolojanahary, Faniry Emilson · Elmaimouni, Lahoucine

Acta Mechanica 2023

技术优势

消除界面分层

PZT4与AlN之间采用功能梯度过渡，材料属性沿厚度连续变化，避免传统层状结构中的应力集中和分层。

频率更稳

随直径-厚度比增大，频率-直径积趋于稳定，谐振器频率对几何尺寸不敏感，便于设计。

模型新工具

提出的双Legendre多项式法能求解功能梯度压电空心圆柱的波动方程，为研究其动态行为提供半解析手段。

应用场景

• 压电传感器：利用稳定的频率-直径积设计谐振式传感器，减少几何偏差影响。
• 压电驱动器：梯度结构避免界面分层，提升驱动器在交变载荷下的可靠性。
• 压电能量收集：作为谐振式能量收集器，利用高机电耦合系数提高能量转换效率。
• 结构健康监测：集成到结构中的谐振器可长期监测，梯度设计延长服役寿命。