37、铁电体冲击去极化研究与爆炸脉冲功率技术

铁电体冲击去极化研究与爆炸脉冲功率技术

1. 铁电体基础特性与早期研究

铁电材料具有独特的电学和力学性质，在诸多领域展现出巨大的应用潜力。例如，PZT（锆钛酸铅）单元尺寸增大时，负载电压会相应增加，这是因为单元尺寸增大使得可释放的电荷量增多。

早期有学者对轴向加载的铁电陶瓷进行了机电响应的计算研究。他们发现电场会先达到峰值，随后迅速衰减，之后又逐渐上升。其中，电场峰值源于陶瓷的瞬时压电响应，快速衰减是去极化导致的，而逐渐上升则与机械扰动的结构有关。1979 年，有研究报道了 PZT 56/44 在纵向短路模式下的冲击去极化情况。研究发现，在 1.5 至 5.6 GPa 的压力范围内，并非所有电荷都能释放；在 6.8 至 8.8 GPa 压力范围，反平行取向射击释放的电荷少于平行取向射击释放的电荷。

2. 近期冲击去极化研究

2.1 冲击诱导应力测试方法

在冲击诱导应力测试中，通常采用两种方式产生冲击波：
- 炸药方式 ：炸药可以直接与铁电样品接触，也可以通过中间的静止材料与样品接触。还能利用炸药发射飞片撞击样品，或者在样品和飞片之间放置静止材料。
- 气枪方式 ：可以向铁电样品发射弹丸（冲击配置），也可以向目标发射铁电样品（反向冲击配置）。

早期对极化铁电体的冲击波研究采用纵向配置，即冲击波沿极化轴传播。这种配置会产生强电场，但外部电路中的电流低于预期。后续研究采用了横向配置，即冲击波垂直于极化轴传播。在这种配置下，通过选择合适的负载电阻，产生的电场可以基本为零或限制在某个值。同时，还研究了不同负载（开路、短路、电阻、