008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
■001000016933298
■00520240214101229
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798379718893
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30527313
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621
■1001  ▼aSheng,  Michael  Thomas.
■24510▼aModeling  Ferroelectric  Materials  and  Synthetic  Jet  Actuators▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bUniversity  of  California,  Los  Angeles.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(171  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  84-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Carman,  Gregory  P.;Lynch,  Christopher  S.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Los  Angeles,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aFerroelectric  materials  like  BaTiO3  and  PZT  are  known  for  their  ability  to  strongly  couple  electrical  and  mechanical  energy,  which  makes  them  widely  used  as  transducers,  sensors,  or  actuators.  There  is  an  ongoing  search  for  better  performing  materials  to  optimize  device  performance.  Single  crystal  relaxor  ferroelectrics  like  PMN-PT  and  PIN-PMN-PT  near  the  morphotropic  phase  boundary  (MPB)  have  garnered  attention  for  their  large  electromechanical  properties  relative  to  PZT.  A  better  understanding  of  the  underlying  physics  will  help  in  the  search  for  next  generation  materials  and  optimizing  device  design.  This  dissertation  focuses  on  modeling:  1)  phase  transformations  in  ferroelectrics  materials  and  2)  novel  piezoelectric  synthetic  jet  actuators  (SJAs).  Ferroelectric  material  models  are  known  to  significantly  overpredict  the  coercive  field.  This  is  attributed  to  a  combination  of  domain  wall  motion  and  the  presence  of  metastable  wells  in  the  Landau-Devonshire  energy  function.  These  metastable  wells  also  prevent  current  models  from  capturing  important  phase  transition  behavior.  An  improved  energy  function  for  rhombohedral  PIN-PMN-PT  near  the  MPB  with  better  thermodynamic  stability  was  developed  and  used  to  investigate  the  effect  energy  fluctuations  have  on  phase  transformations.  Results  showed  that  accounting  for  fluctuations  produced  closer  predictions  to  experimental  observations,  including  the  lower  coercive  field  for  switching  and  the  forward  and  reverse  phase  transformations  during  loading  and  unloading.  Two  methods  to  implement  these  fluctuations  in  phase  field  models  were  assessed.  Static  local  fields  were  preferred  over  time-varying  noise  due  to  convergence  and  reproducibility  concerns  with  the  latter.  For  SJAs,  current  models  are  unable  to  efficiently  and  accurately  model  novel  SJAs  that  deviate  significantly  from  an  ideal  Helmholtz  resonator.  A  hybrid  finite-element  and  lumped-element  modeling  approach  was  developed  to  provide  more  flexibility  to  explore  novel  material  and  geometric  designs.  This  hybrid  model  reduced  reliance  on  fitting  parameters  through  FEM  and  a  formula  to  estimate  the  loss  coefficient  was  proposed.  Predicted  performance  of  thin  cavity  SJAs  using  the  hybrid  approach  was  shown  to  be  in  much  better  agreement  with  experiments  than  the  prior  models.  This  work  provides  a  deeper  understanding  of  modeling  ferroelectric  materials  and  SJAs,  and  the  developed  models  can  be  used  to  help  guide  material  and  device  design.
■590    ▼aSchool  code:  0031.
■650  4▼aMechanical  engineering.
■650  4▼aFluid  mechanics.
■650  4▼aMaterials  science.
■650  4▼aChemical  engineering.
■653    ▼aFerroelectric  material
■653    ▼aFlow  control
■653    ▼aLandau-Devonshire  energy  function
■653    ▼aPhase  field  model
■653    ▼aPIN-PMN-PT
■653    ▼aSynthetic  jet  actuators
■653    ▼aMorphotropic  phase  boundary
■690    ▼a0548
■690    ▼a0794
■690    ▼a0204
■690    ▼a0542
■71020▼aUniversity  of  California,  Los  Angeles▼bMechanical  Engineering  0330.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g84-12B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0031
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16933298▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024