Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 8 · RADIO ELECTRONICS RELATED PROBLEMS

Пироэлектрический эффект пористых пьезоэлектриков с коррелированными моно- и полидисперсными случайными структурами

A.A. Pankov1

1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет 614990, Пермь, Комсомольский проспект, д. 29, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.8.4 UDC 537.8 EDN YASRID

Abstract

The pyroelectric effect of a porous piezoelectric material of PVDF in binary approach of a method of correlation polydisperse components with the specified accounting of correlation functions quasiperiodic mono - and the polydisperse correlated structures with the unidirectional tunnel porosity is investigated. In the binary approach required tensors of effective pyroelectromagnetoelastic properties of a two-phase piezocomposite are calculated on an analytical formula through the known decisions for traditional polydisperse structures and "the effective correlation coefficient" is the sum of initial and correction coefficients of the correlation set quasiperiodic monodisperse and polydisperse structures; decisions for electromagnetoelastic fields in composite phases are received. Results of calculation in various approximations of effective longitudinal pyroelectric coefficient for monodisperse quasiperiodic and polydisperse structures depending on a volume fraction of the unidirectional tunnel porosity in piezoelectric material of PVDF are presented; the type of structure and a volume fraction of a porosity at which the greatest value of pyroelectric coefficient is reached are established.

  • piezocomposite
  • electro-magnetic elasticity
  • correlation function
  • effective properties
  • polydisperse structure
Аннотация (на русском)

Пироэлектрический эффект пористых пьезоэлектриков с коррелированными моно- и полидисперсными случайными структурами

Исследован пироэлектрический эффект пористого пьезоэлектрика PVDF в бинарном приближении метода корреляционных полидисперсных составляющих с уточненным учетом корреляционных функций квазипериодических моно- и полидисперсных коррелированных структур с однонаправленными туннельными порами. В бинарном приближении искомые тензоры эффективных пироэлектромагнитоупругих свойств двухфазного пьезокомпозита рассчитывались по аналитической формуле через известные решения для традиционных полидисперсных структур и «приведенный коэффициент корреляции» - сумму начального и поправочного коэффициентов корреляции заданной квазипериодической монодисперсной и полидисперсной структур; получены решения для электромагнитоупругих полей в фазах композита. Представлены результаты расчета в различных приближениях эффективного продольного пироэлектрического коэффициента для монодисперсной квазипериодической и полидисперсных структур в зависимости от объемной доли однонаправленных туннельных пор в пьезоэлектрике PVDF; установлены тип структуры и объемная доля пор, при которых достигается наибольшее значение пироэлектрического коэффициента.

For citation

Pankov A.A. Пироэлектрический эффект пористых пьезоэлектриков с коррелированными моно- и полидисперсными случайными структурами // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.8.4

References

  1. Берлинкур Д., Керран Д., Жаффе Г. Пьезоэлектрические и пьезомагнитные материалы и их применение в преобразователях//Физическая акустика. Т.1: Методы и приборы ультразвуковых исследований. Часть А. -М.: Мир, 1966. -С. 204-326
  2. Коротких Н.И., Матвеев Н.Н., Сидоркин А.С. Пироэлектрические свойства полиэтиленоксида//Физика твердого тела, 2009, Т. 51, № 6. -С. 1215-1217
  3. Смирнова Е.П., Александров С.Е., Сотников К.А., Капралов А.А., Сотников А.В. Пироэлектрический эффект в твердых растворах на основе магнониобата свинца//Физика твердого тела, 2003, Т. 45, № 7. -С. 1245-1249
  4. Ярмаркин В.К., Шульман С.Г., Панкова Г.А., Леманов В.В. Пироэлектрические свойства кристаллов некоторых соединений на основе белковых аминокислот//Физика твердого тела, 2005, Т. 47, № 11. -С. 2047-2049
  5. Каралюнас Р.И. Эффективные термопьезоэлектрические свойства слоистых композитов//Механика композитных материалов, 1990, № 5. -С. 823-830
  6. Гетман И.П. О магнитоэлектрическом эффекте в пьезокомпозитах//ДАН СССР, 1991, Т. 317, № 2. -С. 341-343
  7. Паньков А.А. Статистическая механика пьезокомпозитов. -Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. -480 с.
  8. Pan'kov A.A. Piezoactive unidirectionally fibrous polydisperse composite//Mechanics of Composite Materials, 2012, Vol. 48, No 6. -pp. 603-610
  9. Pan'kov A.A. Correlation functions and piezoelektromagnetic properties of structures on the method of correlation components//Mechanics of Composite Materials, 2014, Vol. 50, No 6. -pp. 681-694
  10. Pan'kov A.A. Pyroelectromagnetic effects of a piezocomposite in the binary refinement of the method of quasi-periodic polydisperse correlation components//Mechanics of Composite Materials, 2016, Vol. 52, No. 4. -pp. 535-544
  11. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. -М.: Мир, 1982. -334 с.
  12. Ломакин В.А. Статистические задачи механики твердых деформируемых тел. -М.: Наука, 1970. -139 с.
  13. Шеpмеpгоp Т.Д. Теоpия упpугости микpонеодноpодных сpед. -М.: Наука, 1976. -399 с.
  14. Волков, В.П. Ставров Статистическая механика композитных материалов. -Минск: Изд-во Белорус. гос. ун-та, 1978. -208 с.
  15. Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика деформирования и разрушения структурно неоднородных тел. -М.: Наука, 1984. -115 с.
  16. Паньков А.А. Пироэлектрические свойства пористого титаната бария//Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2014, №11, http://jre.cplire.ru/jre/nov14/19/text.pdf
  17. Паньков А.А. Упругие свойства квазипериодических композитов с учетом корреляционных функций структуры//Механика композиционных матеpиалов и констpукций, 2011, Т. 17, № 3. -C. 385-400
  18. Паньков А.А. Обобщение соотношений Хилла на электромагнитные и термоупругие свойства однонаправленных волокнистых пьезокомпозитов//Механика композиционных матеpиалов и констpукций, 2013, Т.19, №1. -С. 94-101
  19. Sessler G.M. Piezoelectricity in polyvinylidenefluoride//J. Acoust. Soc. Amer., 1981, Vol. 70, No 6. -pp. 1596-1608.