铋层状钙钛矿铁电薄膜的制备及其热冲击下断裂失效行为

铋层状钙钛矿铁电薄膜材料，是目前高新技术研究的前沿和热点之一。国际标准化组织已作出要求，对压电材料及相关制品的无铅化采用环境协调性技术评价。本申请项目采用蒙特卡洛方法模拟铋层状钙钛矿铁电薄膜的沉积生长，用金属有机物分解法和等离子辅助脉冲激光法，制备性能优异、高度取向生长的铋层状钙钛矿铁电薄膜。从宏观和微细观本构关系出发，考虑压电效应、畴变效应、界面效应和基底等因素的影响，结合现代物理先进测试技术，研究铋层状钙钛矿铁电薄膜的力学性能参数。采用群论分析方法结合实验测试技术，分析电畴构型、畴壁取向与晶体对称性的关系，研究畴变对铋层状钙钛矿铁电薄膜力学性能的影响。基于广义热动力学变分原理，建立数学描述及相应的非线性有限元格式，求解热冲击下铋层状钙钛矿铁电薄膜的热-力-电耦合响应。采用权函数法考虑裂尖集中场驱动的畴变，确定应力强度因子，研究热冲击下铋层状钙钛矿铁电薄膜的断裂行为。