Toepassing van piëso-elektriese keramiek in die vertoontegnologie (二)

Presiese meganiese snymetode:

Presisiemeganiese sny is 'n algemene metode om piëzo-elektriese mikro-toestelle te vervaardig. Dit gebruik 'n diamantsnyer om 'n blok piëzo-elektriese materiaal of 'n dik film in mikropilare te sny en dit in 'n skikking te rangskik vir verdere samestelling in 'n toestel. Daar is egter dimensionele beperkings in die verwerking van piëzo-elektriese mikro-toestelle deur meganiese sny, en dit is moeilik om mikro-kolom skikkings van etlike tientalle mikrometers of minder te verwerk. Terselfdertyd het piëzo-elektriese keramiek oor die algemeen lae sterkte en swak taaiheid. Dit alles maak meganiese sny moeiliker.

Die vormvormingsproses van piëzo-elektriese skywe piëzo-elektriese keramiek is 'n algemene metode vir die voorbereiding van piëzo-elektriese keramiek mikro-pilaar skikkings en drie-dimensionele mikro-elektroniese toestelle, wat deur die dimensionele grense van bewerking kan breek. Die metode bestaan ​​uit die stappe van 'n Si-plaat, 'n polimeer of 'n Al 2 O 3 film as 'n sjabloon, en die kombinasie van die tegnieke van spuitgiet, elektrochemiese afsetting, chemiese dampneerslag, ens. Dit is om 'n kolomvormige struktuurmateriaal voor te berei wat dieselfde porieë deursnee en eenvormige oriëntasie het. Die verwerkingstegnologie is 'n mikro-bewerkingstegnologie wat ontwikkel is deur die Energienavorsingsentrum in Duitsland met die sinkrotronstraling X-straalbron. Dit kombineer stralings-ets, elektrovorming en mikro-vorming om mikro-komponente soos plastiek, metale en keramiek te vervaardig. Die diepte-tot-breedte-verhouding van verwerking kan tot 200 keer wees, wat 'n ideale manier is om piëzo-elektriese keramiekaktuators voor te berei. PZT-kolomme met 'n deursnee van 25 mm en 'n hoogte van 250 mm is voorberei, maar daar is probleme soos ineenstorting en nie-kompaktheid van die PZT-kolom tydens die sinterproses. Daarbenewens het die toerusting wat nodig is vir tegnologie is duur en is nie bevorderlik vir grootskaalse bevordering.

Die silikonvormproses kombineer die mikro-bewerkingstegnologie en materiaalvormende tegnologie van silikonwafels. Die mikro-gemasjineerde silikonwafel kan as 'n vorm gebruik word om deur die mikro-bewerkingsgrens van die diamantlemsnymetode te breek, en die PZT-kolom kan gemaak word deur warm isostatiese pers in die vorm. Die sintering is dig en handhaaf 'n netjiese rangskikking. Die proses van die silikonvormproses is 'n laag fotosensitiewe gom wat op die oppervlak van die silikonwafel bedek word deur 'n homogeniseringsmasjien, en dan onder die masker geplaas word vir blootstelling, en na ontwikkeling word 'n voorontwerp op die fotosensitiewe laag gevorm. Goeie patroon. Die fotosensitiewe silikonwafel word aan reaktiewe ioon-ets onderwerp, en die gedeelte wat nie deur die fotoresist beskerm word nie, word in mikroporieë geëts. Nadat die vorm voorberei is, word die suspensie van die PZT-poeier (wat die bindmiddel bevat) daarop gegooi, gedroog, ontvet, vakuum-verseël in die glasomhulsel en aan warm isostatiese persing onderwerp. Laastens word die silikonmodus selektief weggeëts met behulp van 'n spesiale gas (XeF2) om 'n PZT-mikrokolom-skikking te verkry. Nadat die PZT-mikrokolom-skikking verkry is, word 'n geskikte polimeer daarop gegiet en die borrels word deur stofsuig verwyder. Na genesing, die twee kante van die vertikale PZT piëzo silinder buis-omskakelaars word gemaal totdat die PZT-pilare wat in die polimeer begrawe is, albei eindvlakke blootstel. Vervolgens word die metaalfilm aan beide kante van die saamgestelde damp neergesit volgens die ontwerpte patroon, en dan word die PZT gepolariseer om 'n digte en geordende piëso-elektriese keramiekaandrywer-skikking te verkry. 'n Digte reeks piëzo-keramiek is deur hierdie metode verkry. Die mikrokolomme was 90 m hoog, 7 m in sylengte en tot 12 in aspekverhouding. Meer as 20 000 PZT-mikrokolomme wat in die eksperiment verkry is, het nie vervorming, skade of ineenstorting van een PZT-mikrokolom gevind nie. Alhoewel die ideale mikropilaar-skikking deur die silikonvormproses verkry kan word, is die proses ingewikkeld en die energieverbruik van die voorbereidingsproses is groot. In vergelyking hiermee het elektroforetiese afsetting die voordele van eenvoud, gerief, lae koste en herwinning van grondstowwe. 

Die mikropilaar-skikking en PZT-dikfilm word deur elektroforetiese afsettingsproses voorberei. Gebaseer op die navorsing van die twee, wat die prosesvloei van elektroforetiese afsetting opsom om PZT-mikrokolom-skikking voor te berei. Eerstens, 'n sekere konsentrasie van Pzt piëzokeramiese silinderbuis word voorberei, en gekonsentreerde HCl word bygevoeg as 'n dispergeermiddel om H+ op die oppervlak van die deeltjies te adsorbeer en sodoende die deeltjies te suspendeer. Grafiet is as die positiewe en negatiewe elektrodes gebruik, en 'n Pt-geplateerde Pt is as die substraat gebruik, wat deur reaktiewe ioon-ets voorberei is. Die Pt-geplateerde silikonwafel word aan die negatiewe elektrode verbind deur 'n geleidende kleefmiddel om die potensiaal van die substraat en die elektrode te verseker, en sodoende elektroforetiese afsetting te realiseer, en die PZT-poeier met H+ word in die mikroporieë op die silikonwafer neergesit. Na lae-temperatuur aktiveringssintering kan 'n digte reeks mikrokolomme verkry word. Dan, met behulp van dieselfde plateringselektrode, polarisasie en ander naverwerking as die silikonvormproses, word 'n piëzo-elektriese keramiekaandrywer-skikking met uitstekende werkverrigting en digte belyning verkry. Die vormlose gietproses, die presisie-meganiese snymetode en die LIGA-verwerkingstegnologie is moeilik om aan die prosesvereistes vir die voorbereiding van die piëzo-elektriese keramiekaktuator-mikrokolom-skikking te voldoen. Die silikonvormproses en die elektroforetiese afsettingsproses toon groot voordele, dit breek nie net deur die groottebeperking nie, maar verkry ook uitstekende werkverrigting en netjies gerangskik mikro-kolom skikkings, wat baie geskik is vir die voorbereiding van piëzo-elektriese keramiek drywer skikkings vir uitstallings.