采用Sohrabi和Muliana（2013）提出的考虑速率相关极化开关行为的唯象本构模型，将聚合物基体视为线性粘弹性材料。Lin和Muliana（2014b）讨论了详细的微观力学模型公式。在此基础上，建立了混杂复合材料的细观力学模型。混杂复合材料是由嵌在颗粒增强基体中的单向纤维增强材料构成。在基体中加入颗粒包裹体的目的是提高基体的整体性能，从而使纤维和基体性能的差异最小化。例如，增加基体的介电性能有助于使复合材料极化。通过将0-3压电复合材料的微观力学模型集成到1-3压电复合材料的单元单元模型中的矩阵子单元，建立了混合复合材料的微观力学模型（见图4.2）。本章的组织如下：第4.2节简要讨论了组分的本构模型，以及求解耦合非线性机电本构关系的数值方法。第4.3节介绍了纤维单元单元和颗粒单元单元模型的微观力学公式。讨论了1-3和0-3铁电复合材料的有效介电和应变滞回响应的数值结果。第4.4节介绍了混杂复合材料的模型及其数值实现。研究了不同电场输入幅值下的滞回响应。最后，第4.5节专门讨论结论。

4.1款

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4.1条。纤维和颗粒单位细胞模型。

4.2款

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4.2条。混合单位细胞模型。

锆钛酸铅基压电陶瓷

M、 木村。。。Y、 Sakabe，《先进压电材料》，2010年

2.1简介

压电陶瓷最早于1950年1月投入实际应用，此后被广泛应用于各个行业。利用它们的机电转换能力设计了各种应用，包括通信电路组件、超声波传感器、传感器和执行器。压电陶瓷与其他电陶瓷相比，具有广阔的应用领域。多年来，许多材料被认为是实用压电陶瓷的候选材料。特别是由于目前人们对环境问题的认识越来越强，无铅材料的研究也越来越活跃，并发现了一些有意义的材料。2然而，目前市场上大多数实用材料仍以锆钛酸铅（Pb（Zr，Ti）O3:PZT）为基础，它是PbZrO3和PbTiO3的固溶体。1952、3-5年，G.Shirane和同事首先研究了固体溶液，1953年，E.Sawaguchi报告了相图。此外，B.Jaffe等人揭示了压电性。自1955.7年以来，这种材料作为一种具有代表性的电子材料，在许多研究小组中得到了极大的发展。压电陶瓷以较低的成本实现了各种用途所必需的高性能特性，被称为压电材料之王。

压电陶瓷的一个显著特点是其压电性大。PZT具有钙钛矿型晶体结构，其组成公式为ABO3，该结构适合于获得较大的压电性，特别是当a位被Pb填充时。此外，通过组合优化可以增强特征。在固溶体中，压电性在菱面相和四方相的相边界上增强。相界更为人们所知的是形态相界（MPB）。在第2.2节中，讨论了含MPB的PZT晶体结构与优异压电性能之间的关系。

另一方面，实际应用所需的一些电性能在MPB上未必是最高的。例如，四方相PZT通常显示出更高的耐热特性，并且它通常被选择用于需要高温可靠性的应用。四方、菱面体和MPB的组成被适当地选择以适应每种应用的需求。在几种情况下，锆钛酸盐和钛酸盐比例的变化很容易控制PZT的相组成。同时，各种掺杂元素对PZT的性能也有很大的影响。低价元素的掺杂通常会提高PZT的机械品质因数Qm，而高价元素通常会提高PZT的压电常数d在压电陶瓷的材料设计中，通常采用成分改性的方法。在实际应用中，各种各样的电学性质往往比大压电性更为重要，这可以通过成分修改来实现。在第2.3节中，描述了这些成分修饰技术。

此外，压电陶瓷具有良好的成形柔性。压电元件利用机械位移或振动，因此在非共振元件的情况下，元件形状也会对其性能产生很大影响。为了获得更高的性能，人们对结构创新进行了广泛的研究。陶瓷具有良好的成型弹性，PZT还具有良好的加工性能。众所周知，还有其他压电材料具有优越的压电性能，例如压电单晶。然而，它们的成形柔韧性不如PZT陶瓷，与PZT不同，它们的应用范围并不广。

多层膜成形技术是最重要的成形技术之一。多内电极共烧陶瓷元件具有位移大、可靠性高、生产成本低等优点，在PZT中得到了广泛的应用。高熔点贵金属最初通常用作共烧多层元件的内电极材料。然而，在成本方面，熔点通常低于贵金属的贱金属或贱金属合金更适合用作内电极材料。因此，降低压电陶瓷的烧结温度具有十分重要的意义，并得到了积极的研究。在第2.4节和第2.5节中，简要介绍了压电陶瓷应用的最新趋势，讨论了压电陶瓷的成形技术，重点讨论了多层膜技术。接着，介绍了压电陶瓷的烧结降温技术。

PZT基陶瓷由于其高性能和良好的工业实用性，有望在广泛的应用中得到应用，至少在可预见的未来是如此。预计PZT还将开拓新市场。在本章的最后，简要介绍了尚存在的研究挑战和未来的应用趋势。

生物医学用压电陶瓷器件的发展

A、 Mayen，N.Kalarikkal，《基础生物材料：陶瓷》，2018年

2.5结论

压电陶瓷广泛应用于生物医学领域的医学成像应用，并制成人工心脏起搏器、人工皮肤等。本章介绍了几种基于激励陶瓷的压电系统，这些压电系统已开发用于生物医学领域的能量采集器和纳米传感器。这些系统可以将微小的运动转换成电信号，因此可以用作发电机或敏感的机械纳米传感器。特别是压电常数较大的PZT和BaTiO3压电式能量采集器，使柔性能量采集器的输出功率有了显著的提高。弯曲产生的电能。

柔性陶瓷聚合物薄膜的运动足以刺激心肌。此外，基于陶瓷的柔性压电薄膜可以通过人体内部微小的物理运动产生有意义的电能。这一实际发展可以扩展柔性薄膜采集器作为体内永久性能源的自供电生物医学装置，以替代或支持传统的嵌入式电池。

智能服装用电陶瓷纤维及复合材料

陈丽华。。。钟龙秋，可穿戴电子与光子学，2005年

3.1简介

压电陶瓷是一种智能材料，常用于机电设备和智能系统中。1-5压电陶瓷可用于感知环境中压力和应变的变化，并能产生电响应。这些电信号可以输入到反馈系统中，以刺激执行器的运动，触发警报或打开或关闭系统。它们广泛应用于加速度计、麦克风和超声波传感器等设备中，以检测振动、声波和超声波。这些电活性陶瓷可以通过粘性悬浮纺丝工艺（VSSP）或溶胶-凝胶工艺制备成纤维状。6–24溶胶-凝胶锆钛酸铅（PZT）纤维已并入碳纤维/聚合物复合材料13–15中，用作航空航天智能结构中的传感器和执行器应用。为了克服陶瓷纤维的脆性并提高其应用的多功能性，陶瓷纤维通常被加入聚合物基体中形成1-3复合材料。7、10、11、17-24图3.1显示了1-3陶瓷纤维/聚合物复合材料的示意图