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研究生:楊瑞豪
研究生(外文):Rui-Hao Yang
論文名稱:矽基材料對PZT水泥複合材料壓電性質的影響
論文名稱(外文):Effect of Silica-Based materials on Piezoelectric Properties of PZT/Cement
指導教授:潘煌鍟潘煌鍟引用關係
指導教授(外文):Huang-Hsing Pan
口試委員:黃忠信郭文田潘煌鍟
口試委員(外文):Jhong-Sin HuangWun-Tian GuoHuang-Hsing Pan
口試日期:2014-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:365
中文關鍵詞:壓電材料
外文關鍵詞:Cement-based composites
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摘要
水泥基壓電複合材料由各體積50%之介質與基材所組成,介質為PZT壓電陶瓷,基材有水泥和摻料,其中摻料取代部分水泥,摻料有石英粉、矽灰、矽藻土、玻璃粉、高嶺土、二氧化鈦與碳黑。材料乾拌混合後以80MPa壓製成試體,試體在90℃的水槽養護1天,並在溫度150℃油槽內以1.5kV/mm極化電場進行極化40分鐘。本研究觀察水泥壓電複合材料的微觀結構與壓電特性,探討摻料與前處理溫度對壓電特性的影響。
實驗結果顯示,未添加摻料之PP試體經過23℃~150℃溫度處理的壓電應變常數(d33)和相對介電常數(r)會隨著溫度增加而增加,d33由57pC/N加增到106pC/N,r由275加增到455,為目前同材料最高值。當添加石英粉、矽灰、矽藻土、玻璃粉、高嶺土、二氧化鈦與碳黑等摻料取代部分水泥,由OM 觀測顯示,材料的孔隙率會隨摻料添加量增加而變小,而過多的添加量也會使孔隙率增加,不過仍比PP材料低。比較孔隙率與壓電性質,d33和r較高之材料的孔隙率較低,而壓電電壓常數g33則沒有規律。 添加矽基材料至PP材料,以添加2%石英的d33=134pC/N最高,矽藻土次之;增加矽基材料會適度提高機電耦合係數Kt,也會使極化前的介電損失增加,造成極化困難。
關鍵字:水泥電複合材料、極化、鋯鈦酸鉛、壓電應電常數、矽質材料

Absract
Cement-based piezoelectric composites consist of PZT inclusions and cement binder, where both are 50% by volume, called as PP material. Several silica-based materials such as quartz flour, diatomaceous earth, silica fume, glass powder, kaolin, carbon black and titanium dioxide, were added to PP material as the replacement of partial cement. Specimens were drily mixed and pressed by 80MPa. After 1 day’s curing, specimens were polarized by 1.5kV/mm at 150℃ for 40 minutes. Microspopic structures and piezoelectric properties of cement piezoelectric compsites were investigated with respect to admixtures and pretreatment temperature.
Experimental results indicate that piezoelectric strain constant (d33) and dielectric constant (r) of PP material increase with increasing temperature pretreatment. The d33 value increases from 57pC/N to 106pC/N and the r from 275 to 455 while the temperature changes from 23℃ to 150℃. Those values are the highest piezoelectric factors up to now. From the observations of optical microscope, the porosity of the composites first decreases, and then increases again as increasing the content of admictures. Lower porosity of the composites has higher d33 and r. Nevertheless, no regularity has found for piezoelectric voltage constant g33. PP materials containing 2% quartz flour has the highest d33 with 134pC/N, compared with the other composites. Adding silica-based materials to PP material can adequately promote electromechanical coupling coefficient Kt and dielectric loss D. Higher dielectric loss of the composites is not easy to be poled during the polarizations.

Keywords: Cement-based composites, Polarization, lead zirconate titanate (PZT), piezoelectric strain constant, silica-based materials

目錄
摘要 I
Absract III
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 XII
圖目錄 XIX
符號說明 XXXIX
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 水泥 5
2.1.1 水泥的水化作用階段 5
2.1.2 水泥顯微外觀 7
2.2 矽基摻料 7
2.2.1 石英粉 7
2.2.2 矽灰 8
2.2.3 矽藻土 8
2.2.4 玻璃 9
2.2.5 高嶺土 9
2.2.6 碳黑 9
2.2.7 二氧化鈦 9
2.3 壓電材料 10
2.3.1 壓電材料特性 10
2.3.2 壓電材料種類 11
2.3.3 壓電材料參數 12
2.4 電性的應用 13
2.4.1 電感器 13
2.4.2 電容器 13
2.5 水泥基壓電複合材料 15
2.6 0-3型水泥基壓電複合材料 19
2.6.1 壓電陶瓷粒徑壓電性質的影響 19
2.6.2 壓電陶瓷含量壓電性質的影響 22
2.6.3 複合材料製程的影響 26
2.6.4 複合材料極化條件的影響 29
2.6.5 複合材料摻料的影響 35
2.6.6 複合材料壓電齡期的影響 40
第三章 實驗計畫 45
3.1 實驗目的 45
3.2 實驗材料 45
3.3 實驗變數 54
3.3.1 前導試驗 54
3.3.2 固定條件 61
3.3.3 變數條件 62
3.4 實驗儀器與設備 62
3.5 試體配比及編號 65
3.6 試體製作與養護 69
3.7 微觀試體準備 71
3.8 極化技術與量測 71
3.8.1 極化前準備 71
3.8.2 基本電性量測 71
3.8.3 進行極化 71
3.9 壓電性質量測與計算 72
第四章 高壓電性質之0-3型PZT/水泥複合材料 75
4.1 極化前PZT/水泥基材與複合材料電性質 76
4.2 PZT/水泥複合材料壓電性質 80
4.2.1 PZT/水泥複合材料壓電應變常數 80
4.2.2 PZT/水泥複合材料壓電電壓常數 85
4.2.3 PZT/水泥複合材料機電耦合係數 88
4.2.4 PZT/水泥複合材料介電常數 91
4.2.5 小結 95
第五章 含矽基材料之PZT水泥複合材料壓電性質 97
5.1 PZT/水泥壓電複合材料 98
5.1.1 PP材料OM結果 98
5.1.2 PP材料微觀組成 98
5.1.3 PP材料極化前後的電性質 100
5.1.4 PP材料激發時間 101
5.1.5 PP材料阻抗頻譜與相角 102
5.1.6 PP材料壓電齡期與壓電性質 107
5.2 矽灰水泥壓電複合材料 107
5.2.1 PSC材料OM結果 108
5.2.2 PSC材料微觀組成 110
5.2.3 PSC材料極化前後的電性質 112
5.2.4 PSC材料激發時間 116
5.2.5 PSC材料阻抗頻譜和相角 116
5.2.6 PSC材料壓電齡期與壓電性質 123
5.2.7 小結 133
5.3 石英粉水泥壓電複合材料 136
5.3.1 PQC材料OM結果 136
5.3.2 PQC材料微觀組成 139
5.3.3 PQC材料極化前後的電性質 141
5.3.4 PQC材料激發時間 144
5.3.5 PQC材料阻抗頻譜和相角 145
5.3.6 PQC材料壓電齡期與壓電性質 152
5.3.7 小結 161
5.4 矽藻土水泥壓電複合材料 164
5.4.1 PDC材料OM結果 164
5.4.2 PDC材料微觀組成 167
5.4.3 PDC材料極化前後的電性質 169
5.4.4 PDC材料激發時間 172
5.4.5 PDC材料阻抗頻譜和相角 173
5.4.6 PDC材料壓電齡期與壓電性質 180
5.4.7 小結 189
5.5 玻璃粉水泥壓電複合材料 192
5.5.1 PGC材料OM結果 192
5.5.2 PGC材料微觀組成 195
5.5.3 PGC材料極化前後的電性質 197
5.5.4 PGC材料激發時間 201
5.5.5 PGC材料阻抗頻譜和相角 201
5.5.6 PGC材料壓電齡期與壓電性質 209
5.5.7 小結 219
5.6 高嶺土水泥壓電複合材料 222
5.6.1 PKC材料OM結果 222
5.6.2 PKC材料微觀組成 225
5.6.3 PKC材料極化前後的電性質 227
5.6.4 PKC材料激發時間 231
5.6.5 PKC材料阻抗頻譜和相角 231
5.6.6 PKC材料壓電齡期與壓電性質 239
5.6.7 小結 249
5.7 二氧化鈦水泥壓電複合材料 252
5.7.1 PTC材料OM結果 252
5.7.2 PTC材料微觀組成 255
5.7.3 PTC材料極化前後的電性質 257
5.7.4 PTC材料激發時間 261
5.7.5 PTC材料阻抗頻譜和相角 261
5.7.6 PTC材料壓電齡期與壓電性質 269
5.7.7 小結 279
5.8 碳黑水泥壓電複合材料 282
5.8.1 PCC材料OM結果 283
5.8.2 PCC材料微觀組成 286
5.8.3 PCC材料極化前後的電性質 287
5.8.4 PCC材料激發時間 291
5.8.5 PCC材料阻抗頻譜和相角 291
5.8.6 PCC材料壓電齡期與壓電性質 298
5.8.7 小結 308
5.9 討論 310
第六章結論與建議 314
6.1 結論 314
6.2 建議 315
參考文獻 316
口試照片 321
作者簡歷 322

表目錄
表 2 1卜特蘭水泥水化產物之物理特性 [36] 6
表 2 2卜特蘭水泥水化產物之物理特性 [36] 7
表 2 3水泥漿與PZT的性質 [9] 19
表 2 4 0-3型水泥基壓電複合材料含量不同之壓電特性[8] 20
表 2 5 0-3型水泥基壓電複合材料機電耦合性質[10] 22
表 2 6水泥基壓電複合材料與PZT含量之壓電性質 [21] 24
表 2 7複合材料不同PZT含量相對介電常數εr與介電損失tan [18] 25
表 2 8水泥基壓電複合材料與PZT含量之壓電性質 [42] 25
表 2 9水泥基/奈米級PZT複合材料壓電性質[22] 25
表 2 10製程與PZT含量的水泥壓電複合材料壓電性質 [13] 26
表 2 11壓製應力複合材料的機電耦合特性 [20] 28
表 2 12極化電場的壓電應變常數d33 [43] 31
表 2 13不同極化電場的相對介電常數εr [43] 31
表 2 14不同極化電場的壓電電壓常數g33 [43] 32
表 2 15不同極化電場的機電耦合係數kt [43] 32
表 2 16 Chaipanich與葉仁豪實驗結果比較 [19,43] 36
表 2 17不同摻料於極化後壓電性質[43] 37
表 2 18不同摻料與純壓電陶瓷(PZT)於極化後壓電性質[34] 37
表 2 19矽質材料含量與介電常數影響[32] 39
表 3 1第I型卜特蘭水泥化學成分與物理性質* 47
表 3 2石英粉化學成分與物理性質* 47
表 3 3矽灰基本性質【中興大學台電試研中心2004】 48
表 3 4矽藻土化學成分與物理性質* 49
表 3 5電子級玻璃粉化學成分與物理性質* 50
表 3 6導電銀膠性質* 50
表 3 7高嶺土化學成分與物理性質* 51
表 3 8超導電碳黑基本性質* 51
表 3 9二氧化鈦化學成分與物理性質* 52
表 3 10壓電陶瓷PZT的性質* 53
表 3 11極化前與養護天數的介電損失 55
表 3 12石英粉水泥壓電複合材料配比 66
表 3 13玻璃粉水泥壓電複合材料配比 66
表 3 14高嶺土水泥壓電複合材料配比 67
表 3 15二氧化鈦水泥壓電複合材料配比 67
表 3 16矽藻土水泥壓電複合材料配比 68
表 3 17矽灰水泥壓電複合材料配比 68
表 3 18 碳黑水泥壓電複合材料配比 68
表 4 1PZT/水泥極化前的電性質 76
表 4 2PP材料壓電應變常數 (pC/N) 83
表 4 3PP材料壓電應變常數d33的增加率和齡期關係 84
表 4 4PP材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 85
表 4 5PP材料壓電電壓常數g33的增加率和齡期關係 87
表 4 6PP材料機電耦合係數 (%) 89
表 4 7PP材料機電耦合係數Kt的增加率和齡期關係 90
表 4 8PP材料電容 (pF) 91
表 4 9PP材料相對介電常數 93
表 4 10溫度與極化後70天的壓電性質 96
表 5 1PP組成材料電性質 101
表 5 2PZT與PP材料激發時間 (sec) 102
表 5 3極化後的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 103
表 5 4PZT前置溫度極化後的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 105
表 5 5 PP材料最大/最小阻抗時之頻率與前置溫度的影響(kHz) 105
表 5 6 PP材料極化後齡期最大/最小阻抗時之頻率與前置溫度的影響(kHz) 106
表 5 7PSC材料電性質 113
表 5 8 PQC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 116
表 5 9PSC材料激發時間 (sec) 116
表 5 10PSC材料極化後70天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 120
表 5 11PSC材料相角 (degree) 122
表 5 12PSC材料壓電應變常數 (pC/N) 126
表 5 13PSC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 127
表 5 14PSC材料機電耦合常數 (%) 129
表 5 15PSC材料相對介電常數 132
表 5 16PSC材料電容 (pF) 132
表 5 17 PSC材料極化後壓電性質與孔隙率關係 136
表 5 18PQC材料電性質 142
表 5 19 PQC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 144
表 5 20PQC材料激發時間 (sec) 145
表 5 21PQC材料極化後75天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 149
表 5 22PQC材料相角 (degree) 150
表 5 23PSC材料壓電應變常數 (pC/N) 154
表 5 24PQC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 155
表 5 25PQC材料機電耦合常數 (%) 157
表 5 26PQC材料相對介電常數 160
表 5 27PQC材料電容 (pF) 160
表 5 28 PQC材料極化後壓電性質與孔隙率關係 164
表 5 29PDC材料電性質 170
表 5 30 PDC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 172
表 5 31 PDC材料激發時間 (sec) 173
表 5 32PDC材料極化後70天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 176
表 5 33PDC材料相角 (degree) 178
表 5 34PDC材料壓電應變常數 (pC/N) 182
表 5 35PDC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 184
表 5 36PDC材料機電耦合常數 (%) 185
表 5 37PDC材料相對介電常數 188
表 5 38PDC材料電容C (pF) 188
表 5 39 PDC材料極化後壓電性質與孔隙率關係 192
表 5 40PGC材料電性質 198
表 5 41 PGC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 201
表 5 42PGC材料激發時間 (sec) 201
表 5 43PGC材料極化後60天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 206
表 5 44PGC材料相角 (degree) 207
表 5 45PGC材料壓電應變常數 (pC/N) 211
表 5 46PGC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 213
表 5 47PGC材料機電耦合常數 (%) 216
表 5 48PGC材料相對介電常數 218
表 5 49PGC材料電容 (pF) 218
表 5 50 PGC材料極化後壓電性質與孔隙率關係 222
表 5 51PKC材料電性質 228
表 5 52 PKC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 231
表 5 53PKC材料激發時間 (sec) 231
表 5 54PKC材料極化後70天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 236
表 5 55PKC材料相角 (degree) 237
表 5 56PKC材料壓電應變常數 (pC/N) 241
表 5 57PKC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 243
表 5 58PKC材料機電耦合常數 (%) 245
表 5 59PKC材料相對介電常數 248
表 5 60PKC材料電容 (pF) 248
表 5 61 PKC材料極化後壓電性質與孔隙率關係 252
表 5 62PTC材料電性質 258
表 5 63 PTC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 261
表 5 64PTC材料激發時間 (sec) 261
表 5 65PTC材料極化後70天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 266
表 5 66PTC材料相角 (degree) 267
表 5 67PTC材料壓電應變常數 (pC/N) 270
表 5 68PTC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 273
表 5 69PTC材料機電耦合常數 (%) 275
表 5 70PTC材料相對介電常數 278
表 5 71PTC材料電容C (pF) 279
表 5 72 PTC材料極化後壓電性質與孔隙率關係 282
表5 73 PCC材料電性質 288
表 5 74 PKC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 291
表 5 75PCC材料激發時間 (sec) 291
表 5 76 PCC材料極化後70天的最大與最小阻抗時之頻率 (kHz) 295
表 5 77PCC材料相角 (degree) 297
表 5 78 PCC材料壓電應變常數 (pC/N) 300
表 5 79PCC材料壓電電壓常數 (mV-m/N) 302
表 5 80PCC材料機電耦合常數 (%) 304
表 5 81PCC材料相對介電常數 307
表 5 82PCC材料電容 C(pF) 307

圖目錄
圖 1 1研究步驟及流程 4
圖 2 1卜特蘭水泥四種主要熟料水化程度與時間關係 [36] 5
圖 2 2矽酸鈣水化溶解形成C-S-H產物示意圖 [36] 6
圖 2 3壓電陶瓷極化處理 [39] 10
圖 2 4壓電陶瓷片束縛電荷與電極上吸附的自由電荷示意圖 [39] 11
圖 2 5 2-2型水泥壓電複合材料插入式製作流程 [12] 16
圖 2 6 2-2型水泥壓電複合材料插入式製作成品 [12] 16
圖 2 7 2-2型水泥壓電複合材料實驗示意圖 [12] 17
圖 2 8 2-2型水泥壓電複合材料切割填充法製作流程 [51] 17
圖 2 9 2-2型水泥壓電複合材料切割填充法製作成品 [50] 17
圖 2 10 2-2型水泥壓電複合材料夾心法製作流程與成品 [49] 18
圖 2 11 1-3型水泥壓電複合材料組成方式 [53] 18
圖 2 12 1-3型切割後的壓電陶瓷 [53] 18
圖 2 13 1-3型水泥壓電複合材料 [54] 19
圖 2 14壓電陶瓷顆粒大小與d33影響 [14] 20
圖 2 15 壓電陶瓷顆粒大小與εr影響 [14] 21
圖 2 16 壓電陶瓷顆粒大小與d33值於極化後齡期變化 [41] 22
圖 2 17(a)PMN含量對 值影響 (b) PMN含量對 值影響[10] 22
圖 2 18不同PMN含量與d33值於極化後齡期變化[10] 23
圖 2 19不同PZT含量與壓電應變常數d33影響[18] 23
圖 2 20不同PZT含量與相對介電常數εr影響[18] 24
圖 2 21 PZT含量壓電應變常數d33與相對介電常數εr影響 [42] 24
圖 2 22不同壓製壓力對 和 影響[20] 27
圖 2 23不同壓製壓力對εr影響[20] 28
圖 2 24 壓製應力與複合材料孔隙含量的影響 [20] 28
圖 2 25極化電場與極化後齡期對d33影響[9] 30
圖 2 26極化電場與PZT含量對d33影響 [11] 30
圖 2 27極化時間與極化後齡期對d33影響 [9] 31
圖 2 28極化時間與PZT含量對d33影響[11] 33
圖 2 29極化溫度與PZT含量對d33影響[11] 33
圖 2 30極化時間對d33影響 [23] 34
圖 2 31極化時間對kt影響 [23] 34
圖 2 32試體厚度與極化電壓影響 [17] 35
圖 2 33不同摻料與壓電應變常數d33影響[43] 36
圖 2 34不同碳黑含量與d33極化後齡期影響[44] 38
圖 2 35不同碳黑含量壓電應變常數d33與壓電電壓常數g33影響[44] 39
圖 2 36同碳黑含量介電常數εr與介電損失tanδ影響[44] 39
圖 2 37摻入矽質於壓電應變常數d33極化後齡期影響 [32] 40
圖 2 38 卜作嵐材料與壓電應變常數d33於極化後齡期影響 41
圖 2 39 卜作嵐材料與介電損失於極化後齡期影響 41
圖 2 40 卜作嵐材料與相對介電常數εr於極化後齡期影響 42
圖 2 41 卜作嵐材料與電容C於極化後齡期影響 42
圖 2 42 卜作嵐材料與壓電電壓常數g33於極化後齡期影響 43
圖 2 43 卜作嵐材料與機電耦合係數kt於極化後齡期影響 43
圖 2 44卜作嵐材料含量與壓電應變常數d33於極化後影響 44
圖 2 45 PZT含量與極化後齡期的影響 44
圖 3 1極化前與養護天數的介電損失關係 56
圖 3 2激發時間與養護天數關係 56
圖 3 3極化時間與壓電應變常數d33關係 57
圖 3 4極化時間與相對介電常數εr關係 57
圖 3 5極化時間與60天齡期壓電性質 58
圖 3 6極化時間與壓電電壓常數g33關係 58
圖 3 7極化時間與機電耦合係數Kt關係 59
圖 3 8養護天數與壓電應變常數d33關係 59
圖 3 9養護天數與相對介電常數εr關係 60
圖 3 10養護天數與壓電電壓常數g33關係 60
圖 3 11養護天數與機電耦合係數Kt關係 61
圖 3 12行星式球磨機 63
圖 3 13萬能試驗機(MTS) 63

圖 3 14試體模 63
圖 3 15恆溫循環水槽 63
圖 3 16恆溫循矽油槽 64
圖 3 17研磨拋光機 64
圖 3 18光學顯微鏡(OM) 64
圖 3 19掃描式電子顯微鏡(貴儀中心) 64
圖 3 20高溫爐 64
圖 3 21耐壓測試儀 64
圖 3 22壓電應變常數量測儀 65
圖 3 23阻抗分析儀 65
圖 3 24 PZT燒結體搗碎研磨 69
圖 3 25將材料粉末放入球磨瓶 69
圖 3 26使用橡皮槌敲打試體模 70
圖 3 27壓製完成的試體 70
圖 3 28試體進行養護 70
圖 3 29試體進行研磨前後對照 70
圖 3 30試體極化過程 72
圖 3 31試體遭電流擊穿 [34] 72
圖 3 32 壓電應變常數的量測點位 74
圖 3 33阻抗分析儀與夾具 74
圖 4 1PZT/水泥複合材料的溫度與電容關係 77
圖 4 2PZT/水泥複合材料的溫度與介電常數關係 77
圖 4 3PZT/水泥複合材料的溫度與介電損失關係 79
圖 4 4PZT/水泥複合材料的溫度與激發時間關係 79
圖 4 5PP材料壓電應變常數d33 80
圖 4 6PP材料壓電應變常數d33成長期 81
圖 4 7PP材料壓電應變常數d33穩定值 82
圖 4 8PP材料壓電應變常數d33的前置溫度和齡期關係 83
圖 4 9PP材料壓電應變常數d33的增加率和齡期關係 84
圖 4 10PP材料壓電電壓常數g33 86
圖 4 11PP材料壓電電壓常數g33的前置溫度和齡期關係 86
圖 4 12PP材料壓電電壓常數g33的增加率和齡期關係 87
圖 4 13PP材料機電耦合係數Kt 88
圖 4 14PP材料機電耦合係數Kt的前置溫度和齡期關係 89
圖 4 15PP材料機電耦合係數Kt的增加率和齡期關係 90
圖 4 16PP材料極化後的電容C 91
圖 4 17PP材料電容C的前置溫度和齡期關係 92
圖 4 18PP材料極化後的介電常數εr 93
圖 4 19PP材料介電常數εr的前置溫度和齡期關係 94
圖 4 20PP材料介電常數εr的增加率和齡期關係 94
圖 4 21溫度與極化後70天的壓電應變常數與相對介電常數 95
圖 4 22溫度與極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 95
圖 5 1PP試體OM圖 (350倍) 99
圖 5 2PC材料SEM圖(倍率5000倍) 99
圖 5 3PP材料SEM圖(倍率5000倍) 100
圖 5 4PZT壓電齡期與阻抗頻譜 103
圖 5 5PP材料壓電齡期(0~70天)與阻抗頻譜 104
圖 5 6 PZT材料最大/最小阻抗時之頻率與前置溫度的影響 104
圖 5 7 PP材料最大/最小阻抗時之頻率與前置溫度的影響 105
圖 5 8 PP材料最大/最小阻抗時之頻率與前置溫度的齡期影響 106
圖 5 9 PP與PZT材料最大/最小阻抗時之頻率與前置溫度的齡期影響 107
圖 5 10PSC10試體OM圖 (350倍) 108
圖 5 11PSC20試體OM圖 (350倍) 109
圖 5 12 PSC30試體OM圖 (350倍) 109
圖 5 13PSC40試體OM圖 (350倍) 110
圖 5 14PSC50試體OM圖 (350倍) 110
圖 5 15PSC10材料的SEM圖(倍率5000倍) 111
圖 5 16PSC20材料的SEM圖(倍率5000倍) 112
圖 5 17PSC30材料的SEM圖(倍率5000倍) 112
圖 5 18PSC材料極化前的電容C 114
圖 5 19PSC材料極化前的介電常數εr 114
圖 5 20PSC材料極化前的介電損失D 115
圖 5 21PQC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 115
圖 5 22PP材料壓電齡期(0~70天)與阻抗頻譜 117
圖 5 23PSC10材料阻抗頻譜 118
圖 5 24 PSC20材料阻抗頻譜 118
圖 5 25PSC30材料阻抗頻譜 119
圖 5 26 PSC40材料阻抗頻譜 119
圖 5 27PSC50材料阻抗頻譜 120
圖 5 28PSC材料最大/最小阻抗時之頻率與矽灰含量 121
圖 5 29PSC材料相角與壓電齡期 121
圖 5 30PSC材料相角與矽灰含量 122
圖 5 31PSC材料相角與孔隙率的影響 123
圖 5 32PSC材料壓電應變常數與壓電齡期 124
圖 5 33PSC材料壓電應變常數d33成長期 125
圖 5 34PQC材料壓電應變常數d33穩定值 125
圖 5 35PSC材料壓電應變常數與矽灰含量 126
圖 5 36PSC材料壓電電壓常數與壓電齡期 127
圖 5 37PSC材料壓電電壓常數與矽灰含量 128
圖 5 38PSC材料機電耦合係數與壓電齡期 129
圖 5 39PSC材料機電耦合常數與矽灰含量 130
圖 5 40PSC材料介電常數與壓電齡期 131
圖 5 41PSC材料介電常數與矽灰含量 131
圖 5 42PSC材料極化後70天的壓電應變常數與相對介電常數 133
圖 5 43PSC材料極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 133
圖 5 44PSC材料極化後70天的壓電應變常數與孔隙率關係 134
圖 5 45PSC材料極化後70天的相對介電常數與孔隙率關係 134
圖 5 46PSC材料極化後70天的壓電電壓常數與孔隙率關係 135
圖 5 47PSC材料極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 135
圖 5 48 PQC1試體OM圖 (350倍) 137
圖 5 49PQC2試體OM圖 (350倍) 137
圖 5 50PQC4試體OM圖 (350倍)) 138
圖 5 51PQC6試體OM圖 (350倍) 138
圖 5 52PQC8試體OM圖 (350倍) 139
圖 5 53PQC10試體OM圖 (350倍) 139
圖 5 54PQC1材料的SEM圖(倍率5000倍) 140
圖 5 55PQC2材料的SEM圖(倍率5000倍) 141
圖 5 56PQC4材料的SEM圖(倍率5000倍) 141
圖 5 57PQC材料極化前的電容C 143
圖 5 58PQC材料極化前的介電常數εr 143
圖 5 59PQC材料極化前的介電損失D 143
圖 5 60PQC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 144
圖 5 61PQC1材料阻抗頻譜 146
圖 5 62PQC2材料阻抗頻譜 146
圖 5 63PQC 4材料阻抗頻譜 147
圖 5 64PQC 6材料阻抗頻譜 147
圖 5 65PQC 8材料阻抗頻譜 148
圖 5 66PQC 10材料阻抗頻譜 148
圖 5 67PQC材料最大/最小阻抗時之頻率與石英粉含量 149
圖 5 68PQC材料相角與壓電齡期 150
圖 5 69PQC材料相角與石英粉含量 151
圖 5 70PQC材料相角與孔隙率的影響 151
圖 5 71壓電齡期與壓電應變常數d33關係 153
圖 5 72PQC材料壓電應變常數d33成長期 153
圖 5 73PQC材料壓電應變常數d33穩定值 154
圖 5 74PQC材料壓電應變常數與石英粉含量 154
圖 5 75PQC材料壓電電壓常數與壓電齡期 155
圖 5 76PSC材料壓電電壓常數與石英粉含量 156
圖 5 77PQC材料機電耦合常數與壓電齡期 157
圖 5 78PQC材料機電耦合常數與石英粉含量 158
圖 5 79PQC材料介電常數與壓電齡期 159
圖 5 80PQC材料介電常數與石英粉含量 159
圖 5 81PQC材料極化後75天的壓電應變常數與相對介電常數 161
圖 5 82PQC材料極化後75天的壓電電壓常數與機械耦合係數 161
圖 5 83PQC材料極化後75天的壓電應變常數與孔隙率關係 162
圖 5 84PQC材料極化後75天的相對介電常數與孔隙率關係 162
圖 5 85PQC材料極化後75天的壓電電壓常數與孔隙率關係 163
圖 5 86PQC材料極化後75天的機械耦合係數與孔隙率關係 163
圖 5 87PDC2試體OM圖 (350倍) 165
圖 5 88PDC4試體OM圖 (350倍) 165
圖 5 89PDC6試體OM圖 (350倍) 166
圖 5 90PDC8試體OM圖 (350倍) 166
圖 5 91PDC10試體OM圖 (350倍) 167
圖 5 92PDC4試體在養護一天的SEM觀測圖(倍率5000倍) 168
圖 5 93PDC6試體在養護一天的SEM觀測圖(倍率5000倍) 168
圖 5 94PDC8試體在養護一天的SEM觀測圖(倍率5000倍) 169
圖 5 95PDC材料極化前的電容C 170
圖 5 96PDC材料極化前的介電常數εr 171
圖 5 97PDC材料極化前的介電損失D 171
圖 5 98PDC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 172
圖 5 99PDC2試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 174
圖 5 100PDC 4試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 175
圖 5 101PDC 6試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 175
圖 5 102PDC 8試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 176
圖 5 103PDC 10試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 176
圖 5 104PDC材料最大/最小阻抗時之頻率與矽藻土含量 177
圖 5 105PDC材料相角與壓電齡期 178
圖 5 106PDC材料相角與矽藻土含量 179
圖 5 107PDC材料相角與孔隙率的影響 179
圖 5 108壓電齡期與壓電應變常數d33關係 181
圖 5 109PDC材料壓電應變常數d33成長期 181
圖 5 110PDC材料壓電應變常數d33穩定值 181
圖 5 111PDC材料壓電應變常數與矽藻土含量 182
圖 5 112PDC材料壓電電壓常數與壓電齡期 183
圖 5 113PDC材料壓電電壓常數與矽藻土含量 184
圖 5 114PDC材料機電耦合常數與壓電齡期 185
圖 5 115PDC材料機電耦合常數與矽藻土含量 186
圖 5 116PDC材料介電常數與壓電齡期 187
圖 5 117PDC材料介電常數與矽藻土含量 188
圖 5 118PDC材料極化後70天的壓電應變常數與相對介電常數 189
圖 5 119PDC材料極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 189
圖 5 120PDC材料極化後70天的壓電應變常數與孔隙率關係 190
圖 5 121PDC材料極化後70天的相對介電常數與孔隙率關係 190
圖 5 122PDC材料極化後70天的壓電電壓常數與孔隙率關係 191
圖 5 123PDC材料極化後70天的機械耦合係數與孔隙率關係 191
圖 5 124PGC1試體OM圖 (350倍) 193
圖 5 125PGC 2試體OM觀測圖(350倍) 193
圖 5 126PGC4試體OM觀測圖(350倍) 194
圖 5 127PGC6試體OM觀測圖(350倍) 194
圖 5 128PGC8試體OM觀測圖(350倍) 195
圖 5 129PGC10試體OM觀測圖(350倍) 195
圖 5 130PGC1試體在養護一天的SEM觀測圖(倍率5000倍) 196
圖 5 131PGC2試體在養護一天的SEM觀測圖(倍率5000倍) 197
圖 5 132PGC4試體在養護一天的SEM觀測圖(倍率5000倍) 197
圖 5 133PGC材料極化前的電容C 199
圖 5 134PGC材料極化前的介電常數εr 199
圖 5 135PGC材料極化前的介電損失D 200
圖 5 136PGC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 200
圖 5 137PGC1材料阻抗頻譜 203
圖 5 138PGC2材料阻抗頻譜 203
圖 5 139PGC4材料阻抗頻譜 204
圖 5 140PGC6材料阻抗頻譜 204
圖 5 141PGC8材料阻抗頻譜 205
圖 5 142PGC10材料阻抗頻譜 205
圖 5 143PGC材料最大/最小阻抗時之頻率與玻璃粉含量 206
圖 5 144PGC材料相角與壓電齡期 207
圖 5 145PGC材料壓電應變常數與玻璃粉含量 208
圖 5 146PGC材料相角與孔隙率的影響 208
圖 5 147PGC材料壓電應變常數與壓電齡期 210
圖 5 148PGC材料壓電應變常數d33成長期 210
圖 5 149PGC材料壓電應變常數d33穩定值 211
圖 5 150PGC材料壓電應變常數與玻璃粉含量 212
圖 5 151PGC材料壓電電壓常數與壓電齡期 213
圖 5 152PGC材料壓電電壓常數與玻璃粉含量 214
圖 5 153PGC材料機電耦合常數與壓電齡期 215
圖 5 154PGC材料機電耦合常數與玻璃粉含量 215
圖 5 155PGC材料機電耦合常數與玻璃粉含量 216
圖 5 156PGC材料介電常數與壓電齡期 217
圖 5 157PGC材料介電常數與玻璃粉含量 217
圖 5 158PGC材料極化後60天的壓電應變常數與相對介電常數 219
圖 5 159PGC材料極化後60天的壓電電壓常數與機械耦合係數 219
圖 5 160PGC材料極化後60天的壓電應變常數與孔隙率關係 220
圖 5 161PGC材料極化後60天的相對介電常數與孔隙率關係 220
圖 5 162PGC材料極化後60天的壓電電壓常數與孔隙率關係 221
圖 5 163PGC材料極化後60天的機械耦合係數與孔隙率關係 221
圖 5 164PKC1試體OM圖 (350倍) 223
圖 5 165PKC2材料OM圖(350倍) 223
圖 5 166PKC4材料OM圖(350倍) 224
圖 5 167PKC6材料OM圖(350倍) 224
圖 5 168PKC8材料OM圖(350倍) 225
圖 5 169PKC10材料OM圖(350倍) 225
圖 5 170PKC2材料的SEM圖(倍率5000倍) 226
圖 5 171PKC4材料的SEM圖(倍率5000倍) 227
圖 5 172PKC6材料的SEM圖(倍率5000倍) 227
圖 5 173PKC材料極化前的電容C 229
圖 5 174PKC材料極化前的介電常數εr 229
圖 5 175PKC材料極化前的介電損失D 230
圖 5 176PKC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 230
圖 5 177PKC1材料阻抗頻譜 232
圖 5 178PKC2材料阻抗頻譜 233
圖 5 179PKC4材料阻抗頻譜 233
圖 5 180PKC6材料阻抗頻譜 234
圖 5 181PKC8材料阻抗頻譜 234
圖 5 182PKC10材料阻抗頻譜 235
圖 5 183PKC材料最大/最小阻抗時之頻率與高嶺土含量 236
圖 5 184PKC材料相角與壓電齡期 236
圖 5 185PKC材料相角與高嶺土含量 237
圖 5 186PKC材料相角與孔隙率的影響 238
圖 5 187PKC材料壓電應變常數與壓電齡期 239
圖 5 188PKC材料壓電應變常數d33成長期 240
圖 5 189PKC材料壓電應變常數d33穩定值 240
圖 5 190PKC材料壓電應變常數與高嶺土含量 241
圖 5 191PKC材料壓電電壓常數與壓電齡期 242
圖 5 192PKC材料壓電電壓常數與高嶺土含量 243
圖 5 193PKC材料機電耦合常數與壓電齡期 244
圖 5 194PKC材料機電耦合常數與高嶺土含量 245
圖 5 195PKC材料介電常數與壓電齡期 246
圖 5 196PKC材料介電常數與高嶺土含量 247
圖 5 197PKC材料極化後70天的壓電應變常數與相對介電常數 248
圖 5 198PKC材料極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 249
圖 5 199PKC材料極化後70天的壓電應變常數與孔隙率關係 249
圖 5 200PKC材料極化後70天的相對介電常數與孔隙率關係 250
圖 5 201PKC材料極化後70天的壓電電壓常數與孔隙率關係 250
圖 5 202PKC材料極化後70天的機械耦合係數與孔隙率關係 251
圖 5 203PTC1試體OM圖 (350倍) 252
圖 5 204PTC 2試體OM圖 (350倍) 253
圖 5 205PTC 4試體OM圖 (350倍) 253
圖 5 206PTC 6試體OM圖 (350倍) 254
圖 5 207PTC 8試體OM圖 (350倍) 254
圖 5 208PTC 10試體OM圖 (350倍) 255
圖 5 209PTC1材料的SEM圖(倍率3000倍) 256
圖 5 210PTC2材料的SEM圖(倍率5000倍) 256
圖 5 211PTC4材料的SEM圖(倍率3000倍) 257
圖 5 212PTC材料極化前的電容C 258
圖 5 213PTC材料極化前的介電常數εr 259
圖 5 214PTC材料極化前的介電損失D 259
圖 5 215PTC材料極化前的介電損失D與介電損失關係 260
圖 5 216PTC1試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 262
圖 5 217PTC2試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 263
圖 5 218PTC4試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 263
圖 5 219PTC6試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 264
圖 5 220PTC8試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 264
圖 5 221PTC10試體壓電齡期與阻抗頻譜關係 265
圖 5 222PTC材料最大/最小阻抗時之頻率與二氧化鈦含量 266
圖 5 223PTC材料相角與壓電齡期 266
圖 5 224PTC材料相角與二氧化鈦含量 267
圖 5 225PTC材料相角與孔隙率的影響 268
圖 5 226PTC材料壓電應變常數與壓電齡期 269
圖 5 227PTC材料壓電應變常數與二氧化鈦含量 270
圖 5 228PTC材料壓電應變常數d33成長期 270
圖 5 229PTC材料壓電應變常數d33穩定值 271
圖 5 230PTC材料壓電電壓常數與壓電齡期 272
圖 5 231PTC材料壓電電壓常數與二氧化鈦含量 273
圖 5 232PTC材料機電耦合常數與壓電齡期 274
圖 5 233PTC材料機電耦合常數與二氧化鈦含量 275
圖 5 234PTC材料介電常數與壓電齡期 276
圖 5 235PTC材料介電常數與二氧化鈦含量 277
圖 5 236PTC材料極化後70天的壓電應變常數與相對介電常數 278
圖 5 237PTC材料極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 279
圖 5 238PTC材料極化後70天的壓電應變常數與孔隙率關係 279
圖 5 239PTC材料極化後70天的相對介電常數與孔隙率關係 280
圖 5 240PTC材料極化後70天的壓電電壓常數與孔隙率關係 280
圖 5 241PTC材料極化後70天的機械耦合係數與孔隙率關係 281
圖 5 242PCC0.5試體OM圖 (350倍) 282
圖 5 243PCC1試體OM圖 (350倍) 283
圖 5 244PCC1.5試體OM圖 (350倍) 283
圖 5 245PCC2試體OM圖 (350倍) 284
圖 5 246PCC2.5試體OM圖 (350倍) 284
圖 5 247PCC0.5材料的SEM圖(倍率5000倍) 285
圖 5 248PCC材料的SEM圖(倍率5000倍) 286
圖 5 249PCC1.5材料的SEM圖(倍率5000倍) 286
圖 5 250PCC材料極化前的電容C 288
圖 5 251PCC材料極化前的介電常數εr 288
圖 5 252PCC材料極化前的介電損失D 289
圖 5 253PCC極化前的介電損失D與介電損失關係 289
圖 5 254PCC0.5材料阻抗頻譜 292
圖 5 255PCC1材料阻抗頻譜 292
圖 5 256PCC1.5材料阻抗頻譜 293
圖 5 257PCC2材料阻抗頻譜 294
圖 5 258PCC2.5材料阻抗頻譜 294
圖 5 259PCC材料最大/最小阻抗時之頻率與碳黑含量 295
圖 5 260PCC材料相角與壓電齡期 295
圖 5 261PCC材料相角與碳黑含量 296
圖 5 262PCC材料相角與孔隙率的影響 297
圖 5 263PCC材料壓電應變常數與壓電齡期 298
圖 5 264PCC材料壓電應變常數與二氧化鈦含量 298
圖 5 265PCC材料壓電應變常數d33穩定值 299
圖 5 266PCC材料壓電應變常數與碳黑含量 300
圖 5 267PCC材料壓電電壓常數與壓電齡期 301
圖 5 268PCC材料壓電電壓常數碳黑含量 302
圖 5 269PCC材料機電耦合常數與壓電齡期 303
圖 5 270PCC材料機電耦合常數與碳黑含量 304
圖 5 271PCC材料介電常數與壓電齡期 305
圖 5 272PCC材料介電常數與矽灰含量 305
圖 5 273PCC材料極化後70天的壓電應變常數與相對介電常數 307
圖 5 274PCC材料極化後70天的壓電電壓常數與機械耦合係數 307
圖 5 275PCC材料極化後70天的壓電應變常數與孔隙率關係 308
圖 5 276PCC材料極化後70天的相對介電常數與孔隙率關係 308
圖 5 277PCC材料極化後70天的壓電電壓常數與孔隙率關係 309
圖 5 278 各種摻料陶瓷之壓電應變常數 311
圖 5 279各種摻料陶瓷之相對介電常數 311
圖 5 280 各種摻料陶瓷之壓電電壓常數 312
圖 5 281 各種摻料陶瓷之機電耦合係數 312

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