Mikä on pietsosähköinen keraaminen?

Pietsosähköinen keraaminen (pietsosähköinen keraaminen siru) on monikiteinen materiaali, jolla on pietsosähköinen vaikutus, joka on nimetty sen samanlaisen tuotantoprosessin perusteella kuin keramiikka. Se on yleinen termi ferroelektriselle keramiikalle, jolla on pietsosähköisiä vaikutuksia, jotka on valmistettu sekoittamalla oksideja (zirkoniumoksidi, lyijyoksidi, titaanioksidi jne.), Korkean lämpötilan sintraus ja solid-state-reaktio monikiteisen polarisaation käsittelyn tuottamiseksi. Pietsosähköisiä keramiikkaa on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet ja stabiilit pietsosähköiset ominaisuudet. Tärkeänä funktionaalisena materiaalina voiman, lämmön, sähkön ja valon tunnistamisen kannalta niitä on käytetty laajasti elektronisissa komponenteissa, kuten amplituditankoissa, ultraäänimuutoksissa ja mikrolähtölaitteissa.

 

Pietsosähköisen keramiikan kehityshistoria:

Vuonna 1880 Curie Brothers löysi ensin turmaliinin pietsosähköisen vaikutuksen, joka merkitsi pietsosähköisen historian alkua.

Vuonna 1881 Curie -veljet todensivat kokeellisesti käänteisen pietsosähköisen vaikutuksen ja antoivat samat positiiviset ja negatiiviset pietsosähköiset vakiot kuin kvartsi.

Vuodesta 1842 vuoteen 1949 löydettiin korkea dielektrisyysvakio, ferroelektrisyys ja pietsosähköisyys BATIO3 -pietsosähköisellä keramiikalla. Polarisaatiokysymys ratkaistiin myöhemmin.

1950-luvulla Yhdysvallat ja Japani tekivät tutkimusta BATIO3-pietsosähköisten keramiikan käytöstä ultraäänimuuntimien, korkeataajuisten muuntimien, paineanturien, suodattimien ja muiden sovellusten tuottamiseksi.

Vuonna 1954 Yhdysvallat B Jaffe et ai. havaitsi, että johtavalla zirkonaatitananatilla (PZT) on erittäin vahva ja vakaa pietsosähköisyys, joka edistää huomattavasti pietsosähköisten laitteiden käyttötutkimusta.

Myöhemmin maapallon ja ihmisen asuintilan suojelemiseksi, ympäristön pilaantumisen estämiseksi, johtavasta pietsosähköisestä keramiikasta tuli tulevaisuuden tutkimuksen ja soveltamisen suunta.

Toistaiseksi pietsosähköisen keramiikan levitys on ollut erittäin laaja, avaruuskehityksestä kotitalouselämään.

Pietsosähköisen keramiikan peruskäsitteet:

Spontaani polarisaatio
Alle 120 astetta BATIO3 -kiderakenne on hiukan vääristynyt ja siinä on tetragonaalinen rakenne. Ba 2+ ti 4+ käy läpi siirtymän suhteessa o 2-, mikä johtaa positiivisten ja negatiivisten varauskeskusten ja polarisaation (spontaanin polarisaation) väärin kohdistamiseen. Tätä siirtymälämpötilaa kutsutaan yleisesti Curien lämpötilaan tai Curie -pisteeksi (TC).

Keinotekoinen polarisaatio
Keinotekoinen polarisaatio on prosessi, jolla sovelletaan riittävän korkeat suoran virran sähkökenttä pietsosähköiseen keraamiseen ja ylläpitämään sitä tietyssä lämpötilassa ja ajassa, pakottaen sen sähköiset domeenit kääntymään tai toisin sanoen pakottaen sen spontaanin polarisaation suunnan järjestämiseen. Seuraava kaavio havainnollistaa keramiikan sähködomeenien muutoksia ennen polarisaatiohoitoa.

Ferroelektrinen keramiikka
Joillakin materiaaleilla on spontaani polarisaatio tietyllä lämpötila -alueella. Lisäksi sen spontaani polarisaatio voidaan kääntää ulkoisen sähkökentän vaikutuksella, ja tätä materiaalin ominaisuutta kutsutaan ferroelektriksi. Keraamisia materiaaleja, joilla on tämä ominaisuus, kutsutaan ferroelektrisiksi keramiikkaiksi.

Pietsosähköisen keramiikan periaate: pietsosähköinen vaikutus

Pietsosähköinen vaikutus viittaa tiettyjen väliaineiden muodonmuutokseen voiman vaikutuksesta, mikä aiheuttaa väliaineen pinnan varautumisen, mikä on positiivinen pietsosähköinen vaikutus. Päinvastoin, kun viritys sähkökenttää levitetään, väliaine läpäisee mekaanisen muodonmuutoksen, joka tunnetaan käänteisenä pietsosähköiseksi vaikutukseksi. Positiivisen pietsosähköisen vaikutuksen ydin on mekaanisen vaikutuksen aiheuttaman väliaineen polarisaatio; Käänteisen pietsosähköisen vaikutuksen ydin on sähkökentän vaikutuksen aiheuttaman väliaineen polarisaatio.

Pietsosähköisen keramiikan valmistus
Pietsoelektrisen keramiikan tuotantoprosessin päävaiheet ovat: Eräs esikäsittelyn esikäsittely Pre -Granulation Forming Amming Maching Elektrodin polarisaation ikääntymistestaus.

 

raaka -aine
Raaka -aineet ovat perusta pietsosähköisen keramiikan valmistukseen. PZT: lle sen tärkeimmät raaka -aineet ovat PB3O4, Zro2 ja TiO2. Raaka -aineiden valittaessa huomiota tulisi yleensä kiinnittää niiden kemialliseen koostumukseen ja fysikaaliseen tilaan. Raaka -aineiden puhtausvaatimusten tulisi olla kohtalaisia. Korkeat puhtaus raaka -aineet ovat kalliita ja sintrauslämpötila on korkea kapealla lämpötila -alueella. Raaka -aineiden epäpuhtaudet, joilla on hiukan alhaisempi puhtaus Raaka -aineet, joilla on liian matala puhtaus, sisältävät kuitenkin enemmän epäpuhtauksia eivätkä sovellu käyttöön.

 

Epäpuhtaus

Epäpuhtaudet on jaettu haitallisiin epäpuhtauksiin ja hyödyllisiin epäpuhtauksiin. PZT -doping -modifikaatio voidaan jakaa vastaavaan substituutioon ja heterovalenttiseen substituutioon; Hetervalentti substituutio voidaan jakaa pehmeään substituutiomodifikaatioon, kovaan substituutiomuutokseen ja muihin substituutiomuutoksiin.

Vastaava korvaus
Vastaava korvaus viittaa pb 2+ -ionien korvaamiseen, jossa on divalenttisia ioneja, kuten ca 2+, sr 2+, mg 2+ jne., Joilla on pienempi säde kuin pb {{ {4}} ionit. Seurauksena PZT -keramiikan dielektrinen vakio ε kasvaa ↑, sähkömekaaninen kytkentäkerroin KP kasvaa ↑ ja pietsosähköinen vakio D kasvaa, mikä parantaa siten PZT -keramiikan pietsosähköistä suorituskykyä.

 

Hetervalentin korvaaminen
Pehmeä substituutio modifikaatio heterovalenttisen substituutiossa viittaa raaka -aineeseen joidenkin lisäaineiden lisäämiseen, jotka voivat vähentää pakkokentän lujuutta EC ↓: llä, mikä helpottaa polarisaatiota. Siksi materiaalin ominaisuudet muuttuvat "pehmeiksi" sähkökentän tai jännityksen toiminnassa. (Posliinirunko ampumisen jälkeen muuttuu keltaiseksi)

Heterovalenttisen korvaamisen kova korvaaminen viittaa joidenkin lisäaineiden lisäämiseen, jotka voivat lisätä pakkokentän lujuutta EC: tä ja vaikeuttaa polarisaatiota, mikä johtaa siihen, että materiaaliominaisuudet muuttuvat "koviksi" sähkökentän tai stressin vaikutuksesta. Ampumisen jälkeen posliinirunko näyttää mustalta

 

Pietsosähköisen keramiikan markkinat

Pietsosähköinen keramiikka, tärkeinä funktionaalina, vie huomattavan osan elektroniikan alalla. Vuonna 2000 pietsosähköisten keramiikan maailmanlaajuinen myynti saavutti noin 3 miljardia Yhdysvaltain dollaria. Viime vuosina pietsosähköisten keramiikan vuotuinen myynti maailmanlaajuisesti on kasvanut 15 prosentilla. Maapallon suojelemiseksi ympäristön pilaantumiselta Euroopan parlamentti antoi vuonna 2001 lain haitallisten aineiden rajoittamisesta sähkö- ja elektronisiin laitteisiin, joihin sisältyy pietsosähköisiä laitteita, jotka sisältävät lyijyä rajoitetuissa aineissa. Tällä hetkellä kotimaisten pietsosähköisten keraamisten markkinoiden tuotteet toimivat edelleen perinteisen tekniikan ja tuotantomenetelmien avulla, ja lyijytöntä tuotteita ei ole vielä muodostanut teollisuusetua. Lyijyvapaa on alan ponnistelujen pääsuunta.

 

Pietsosähköisen keramiikan levitys

Pietsosähköisen keramiikan levitys on erittäin laaja. Esimerkiksi pietsosähköiset räjähdykset, ultraäänitunnistimet, pietsosähköiset ohjaimet, pietsosähköiset sytytyslaitteet, pietsosähköiset muuntajat, pietsosähköiset keraamiset tuulettimet, pietsosähköiset kosketusnäytöt, ultraääni -palautuvat tutka-, pietsosähköiset keraamiset releet ja niin kaikkiin Yrityksemme käyttää yleensä pzt -4 ja pzt -8 pietsosähköisiä keramiikkaa, koska näillä kahdella tyypillä on korkea sähkömekaaninen muuntamistehokkuus ja ne sopivat suuritehoisiin ultraäänigeneraattorien ultraäänikoneistoon ja suunta-komponenttien ultraäänipuhdistukseen.