铁电柔性电子器件的力电耦合及动态行为研究

可延展柔性电子已经成为全球电子产业界与学术界关注的焦点，当前的工作集中于柔性化结构设计。电子器件功能性需求将铁电/压电薄膜与柔性电子器件有机结合催生了所谓的可延展铁电柔性电子技术。柔性化的结构设计方法突破了铁电材料自身脆性的限制，而铁电材料的功能性拓展了可延展柔性电子的智能化、多功能化应用。考虑到铁电柔性电子器件均工作于屈曲的状态下，并且其功能性必然要借助其力电耦合行为，因此分析处于屈曲构型下器件的力电耦合行为成为理论与应用研究的关键。另外，铁电薄膜卓越的高频、超声性能使得铁电柔性电子器件的动态力学分析格外重要。本项目即研究铁电柔性电子器件的力电耦合及动态行为，具体包括：铁电柔性电子作动与传感器件的设计原理及力电耦合行为表征；铁电柔性电子器件的动态特性；噪声载荷作用下铁电柔性电子器件的随机响应分析。

可延展柔性电子技术已成为全球电子产业界与学术界关注的焦点，当前的工作集中于柔性化结构设计。电子器件功能性需求将铁电/压电薄膜与柔性电子器件有机结合催生了所谓的可延展铁电柔性电子技术。柔性化的结构设计方法突破了铁电材料自身脆性的限制，而铁电材料的功能性拓展了可延展柔性电子的智能化、多功能化应用。铁电材料的功能性通过力电耦合特性体现，因此研究铁电柔性电子器件的力电耦合特性十分关键。此外，铁电薄膜卓越的高频、超声和能量转换性能使得铁电柔性电子器件的动态力学分析至关重要。本项目系统研究了上述问题，主要包括如下内容：波纹状可延展铁电柔性电子器件的设计、制备和表征；受控屈曲结构后屈曲形态的渐近解析解及压电效应、热效应和表面效应的比拟方法；基于预斑图氧化锌薄膜的可延展振动能量收集器件的设计、制备和表征。波纹状可延展铁电柔性电子器件的研究指出该结构相对于平直结构具有大的作动位移；渐近解析解的研究给出了更精确的屈曲形态预测方法；压电效应、热效应和表面效应影响屈曲结构动态响应的研究为可延展铁电柔性电子技术动态特性的利用奠定了基础；基于预斑图氧化锌薄膜的可延展振动能量收集器件的研究首次实现了真正意义上的可延展能量采集器件。上述研究为可延展柔性电子技术的功能化应用奠定了良好的基础。