● 摘要
交叉指型电极(interdigitated electrodes)是应用于压电微驱动器中一种新型的电极结构形式。由于利用了较大的压电系数d33或e33，相对于传统平面电极其主方向的驱动性能提高至少2倍以上。其一出现就得到了国内外学者的广泛关注。
压电微驱动器是一种性能突出的功能器件，相比于智能材料结构中的其他驱动元件，如形状记忆合金、电流变材料、磁致伸缩材料等，其具有非常大的优势，如能量密度大、响应快、体积小、耗能低、位移分辨率高、精度高等。基于其体积小、能耗低等优点，压电微驱动器在振动控制、形状与位移控制以及气动弹性控制等方面获得广泛的应用。将压电驱动器做成复合材料的形式，克服了纯陶瓷压电元件脆性大的缺点。采用交叉指型的电极形式的压电驱动器，由于利用了较大的压电系数，能够提供更大的驱动变形，所以在一定程度上扩大了压电微驱动器的应用范围。本文以提高交叉指型电极压电驱动器的驱动性能为研究目的，采用有限元方法分析了其模型几何参数及各组分力学参数的改变对驱动元件驱动性能的影响。研究了交叉指型电极非对称性质及非对称的程度对不同厚度压电陶瓷及压电纤维复合材料驱动性能的影响，并在此基础上探讨提出一种新的电极形式，使其驱动性能相对于原有结构有一定的提高。
本文对压电微驱动器主要研究了以下几个方面的内容：学习了压电微驱动器的发展、理论以及研究方法。详细阐述了应用于压电微驱动器中的理论方法，并逐步介绍了如何应用有限元软件分析交叉指型电极压电微驱动器的驱动性能。分析了模型几何参数以及各组分力学参数的改变对交叉指型电极压电陶瓷驱动器及压电纤维复合材料驱动器驱动性能的影响，得到合理的模型尺寸。研究了交叉指型电极非对称及非对称的程度对不同厚度压电陶瓷及压电纤维复合材料驱动性能的影响。以及通过对交叉指型电极的电极排布方式以及形状位置进行改变，找出一种可行的能够提高压电纤维复合材料驱动性能的形式。