Co je to piezoelektrická keramika?

Piezoelektrická keramika (piezoelektrický keramický čip) je polykrystalický materiál s piezoelektrickým účinkem, pojmenovaným po jeho podobném výrobním procesu jako keramika. Je to obecný termín pro ferroelektrickou keramiku s piezoelektrickými účinky, které se vyrábějí smícháním oxidů (zirkonia, oxid olova, oxid titanu atd.), HIGHTERUREUTOVÁNÍ A DEACE PROSTAVENÍ Polykrystalická polarizační léčba. Piezoelektrická keramika má vynikající mechanické vlastnosti a stabilní piezoelektrické vlastnosti. Jako důležitý funkční materiál pro sílu, teplu, elektřinu a snímání světla se široce používají v elektronických komponentách, jako jsou amplitudové tyče, ultrazvukové převodníky a mikrotěsná zařízení.

 

Historie vývoje piezoelektrické keramiky:

V roce 1880 poprvé objevili Curie Brothers piezoelektrický účinek turmalinu, což znamenalo začátek historie piezoelektriky.

V roce 1881, bratři Curie experimentálně ověřili inverzní piezoelektrický účinek a dali stejné pozitivní a negativní piezoelektrické konstanty jako křemen.

Od roku 1842 do roku 1949 byla na piezoelektrické keramice Batio3 objevena vysoká dielektrická konstanta, ferroelektrika a piezoelektriku. Problém polarizace byl následně vyřešen.

V 50. letech 20. století provedly Spojené státy a Japonsko výzkum využití piezoelektrické keramiky Batio3 k produkci ultrazvukových převodníků, vysokofrekvenčních převodníků, tlakových senzorů, filtrů a dalších aplikací.

V roce 1954 Spojené státy B Jaffe et al. Zjistil, že olověný zirkonatový titanát (PZT) má velmi silnou a stabilní piezoelektriku, což výrazně prosazuje aplikační výzkum piezoelektrických zařízení.

Později, za účelem ochrany životního a lidského životního prostoru, se zabrání znečištění životního prostředí, neelor ​​piezoelektrická keramika se stala směrem budoucího výzkumu a aplikace.

Doposud byla aplikace piezoelektrické keramiky extrémně rozsáhlé, od rozvoje prostoru po život v domácnosti.

Základní koncepty piezoelektrické keramiky:

Spontánní polarizace
Pod 120 stupňů je krystalová struktura Batio3 mírně zkreslená a vykazuje tetragonální strukturu. BA 2+ ti 4+ podléhá posunu vzhledem k O 2-, což má za následek nesprávné vyrovnání a negativních nábojových center a polarizace (spontánní polarizace). Tato přechodná teplota se běžně označuje jako teplota Curie nebo Curie (TC).

Umělá polarizace
Umělá polarizace je proces nanesení dostatečně vysoce přímého proudu elektrického pole na piezoelektrickou keramiku a jeho udržování při určité teplotě a čase, což nutí své elektrické domény, aby se otočily nebo jinými slovy nutily spontánní polarizaci. Následující diagram ilustruje změny v elektrických doménách v keramice před polarizačním ošetřením.

Ferroelektrická keramika
Některé materiály vykazují spontánní polarizaci v určitém teplotním rozsahu. Kromě toho může být její spontánní polarizace obrácena působením vnějšího elektrického pole a tato vlastnost materiálu se nazývá ferroelektrita. Keramické materiály s touto charakteristikou se nazývají ferroelektrická keramika.

Princip piezoelektrické keramiky: piezoelektrický efekt

Piezoelektrický účinek se týká deformace určitých médií pod účinkem síly, což způsobuje nabití povrchu média, což je pozitivní piezoelektrický účinek. Naopak, když je aplikováno excitační elektrické pole, médium podstoupí mechanickou deformaci, známou jako inverzní piezoelektrický účinek. Podstatou pozitivního piezoelektrického účinku je polarizace média způsobená mechanickým působením; Podstatou inverzního piezoelektrického účinku je polarizace média způsobená působením elektrického pole.

Výroba piezoelektrické keramiky
Hlavními kroky ve výrobním procesu piezoelektrické keramiky jsou: dávkování předběžného ošetření před spalováním granulace vytvářející testování stárnutí polarizace polarizace polarizace polarizace.

 

surovina
Suroviny jsou základem pro přípravu piezoelektrické keramiky. Pro PZT jsou jeho hlavními surovinami PB3O4, Zro2 a TiO2. Při výběru surovin by měla být pozornost obecně věnována jejich chemickému složení a fyzikálnímu stavu. Požadavky na čistotu na suroviny by měly být mírné. Suroviny s vysokou čistotou jsou drahé a teplota slinování je vysoká s úzkým teplotním rozsahem. Nečistoty surovin s mírně nižší čistotou mohou působit jako mineralizéry a tání AIDS, ale místo toho snížit teplotu slinování a rozšířit teplotní rozsah. Suroviny s nadměrně nízkou čistotou však obsahují více nečistot a nejsou vhodné pro použití.

 

Nečistota

Nečistoty jsou rozděleny na škodlivé nečistoty a prospěšné nečistoty. Modifikace dopingu PZT lze rozdělit do ekvivalentní substituce a heterovalentní substituce; Heterovalentní substituce lze rozdělit na měkkou substituční úpravu, modifikaci tvrdé substituce a další substituční modifikace.

Ekvivalentní substituce
Ekvivalentní substituce odkazuje na substituci iontů PB 2+ s dvojmocnými ionty, jako je ca 2+, sr 2+, mg 2+, které mají menší radii než pb { {4}} ionty. Výsledkem je, že dielektrická konstanta ε PZT keramiky se zvyšuje ↑, elektromechanický koeficient koeficientu KP se zvyšuje ↑ a zvyšuje se piezoelektrická konstanta, čímž se zlepšuje piezoelektrický výkon keramiky PZT.

 

Heterovalentní substituce
Modifikace měkké substituce v heterovalentní substituci se týká přidání některých přísad do suroviny, které mohou snížit donucovací sílu pole EC ↓, což usnadňuje polarizaci. Proto se pod působením elektrického pole nebo napětí stávají vlastnosti materiálu „měkké“. (Porcelánové tělo po střelbě zžloutlo)

Tvrdá substituce v heterovalentní substituci se týká přidání některých aditiv, které mohou zvýšit donucovací sílu pole EC a ztěžovat polarizaci, což vede k tomu, že se materiální vlastnosti stávají „tvrdými“ pod působením elektrického pole nebo stresu. Po odpálení se porcelánové tělo jeví černé

 

Trh piezoelektrické keramiky

Piezoelektrická keramika, jako důležité funkční materiály, zaujímají značný podíl v oblasti elektroniky. V roce 2000 dosáhl globální prodej piezoelektrické keramiky přibližně 3 miliardy amerických dolarů. V posledních letech se roční prodej piezoelektrické keramiky po celém světě rozrostl rychlostí 15%. S cílem chránit Zemi před znečištěním životního prostředí schválil Evropský parlament v roce 2001 zákon o omezení škodlivých látek v elektrických a elektronických zařízeních, které zahrnuje piezoelektrická zařízení obsahující olovo v omezených látkách. V současné době produkty na domácím piezoelektrickém keramickém trhu stále fungují s využitím tradičních technologií a výrobních metod a výrobky bez olova dosud nevytvořily průmyslovou výhodu. Olovo zdarma je hlavním směrem úsilí v oboru.

 

Aplikace piezoelektrické keramiky

Aplikace piezoelektrické keramiky je velmi rozsáhlá. Například piezoelektrické detonátory, ultrazvukové detektory, piezoelektrické ovladače, piezoelektrické zapalování, piezoelektrické převodníky, piezoelektrické keramické ventilátory, piezoelektrické dotykové obrazovky, ultrazvukové reverzní radary, piezoelektrické keramické relays. Naše společnost obvykle používá PZT -4 a PZT -8 Piezoelektrická keramika, protože tyto dva typy mají vysokou účinnost elektromechanické konverze a jsou vhodné pro vysoce výkonné ultrazvukové ultrazvukové ultrazvukové zpracování a ultrazvukové čištění transduktorových komponent.