基于数字增材制造技术的多孔结构压电陶瓷在螺旋体（Gyroids）中的压电性能

《Journal of Materials Chemistry C》：Piezoelectric performance of porous structure piezoceramics for Gyroids based on digital additive manufacturing technology

压电陶瓷通过数字光刻增材制造技术制备Gyroid多孔结构，建立数学模型并运用有限元分析优化压电性能，实现3%压缩应变下21.4 pC/N的平均压电系数和1632.4×10-14 Pa-1的品质因子提升。

　　

本研究介绍了通过数字光处理（DLP）增材制造技术开发出的螺旋面（Gyroid）微结构压电陶瓷。压电陶瓷因其能够将机械能转换为电能而备受关注，由于其高灵敏度、快速响应和出色的稳定性，在现代技术中已成为不可或缺的材料。然而，传统的加工方法依赖模具，严重限制了复杂结构的制造和压电性能的优化。为了解决这些限制，我们探索了DLP技术，该技术能够精确制造出不受模具限制的复杂几何形状。在建立了螺旋面结构的数学模型后，利用有限元分析对其压电性能进行了模拟和优化。通过DLP技术制造的螺旋面结构压电陶瓷表现出优于传统材料的压电性能。具体来说，在3%的压缩应变下，螺旋面结构的平均压电系数达到了21.4 pC/N^?1，其能量收集品质因数提高到了1632.4 × 10^?14 Pa^?1。这项研究不仅为压电陶瓷的设计和制造提供了一种新的方法，还展示了DLP增材制造技术在推动高性能压电陶瓷材料发展以应用于未来技术中的潜力。