通过随机优化实现铁电材料微观结构的最优配置
材料科学
2010-09-02 v1
摘要
本文应用一种优化程序来确定铁电(FE)材料在微观结构层面的理想配置，以最大化压电性能。陶瓷铁电体的压电性能与单晶显著不同，这是因为其中存在晶轴排列不完全的微晶(晶粒)。多晶(陶瓷)铁电体的压电性能与其晶粒取向分布(织构)密不可分。决定陶瓷织构的变量组合(称为解空间)是无限的，因此选择最大化压电性能的最优解十分复杂。为此，我们采用随机全局优化与均匀化相结合的方法，来识别具有最优压电性能的铁电陶瓷微观结构的最佳颗粒配置。在每个迭代步骤中，通过数学均匀化计算多晶铁电体的宏观平衡压电性能。每次迭代中由取向表征的晶粒配置，是通过随机选取的一组取向分布参数生成的。在最优取向的BaTiO单晶中观察到压电系数的显著增强。同时，还识别出一种晶粒配置，该配置在约束c轴(极化轴)取向分布的同时引入ab面随机性，从而能够倍增陶瓷BaTiO的整体压电性。c轴的取向分布被发现是以为中心的窄高斯分布。在这种陶瓷中，压电系数几乎是单晶的三倍。
引用
@article{arxiv.1009.0214,
title = {Optimal configuration of microstructure in ferroelectric materials by stochastic optimization},
author = {K. P. Jayachandran and J. M. Guedes and H. C. Rodrigues},
journal= {arXiv preprint arXiv:1009.0214},
year = {2010}
}
备注
11 pages, 7 figures