Language
Kyke: 9 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2019-01-08 Oorsprong: Werf
Oor piëzo-elektriese keramiek-aandrywermateriale, piëzo-elektriese keramiek vertoon hoë vereistes aan die eienskappe van piëzo-elektriese keramiekmateriale soos hoëspanning elektriese spanningskonstante, hoë curiepunt, hoë elektromeganiese koppelingskoëffisiënt en hoëfrekwensiekonstante. Die mees gebruikte piëzo-elektriese keramiek is PZT (loodsirkonaattitanaat) gebaseer op Pzt materiaal piëzo-elektriese keramiek-omskakelaar as gevolg van sy merkwaardige piëzo-elektriese effek, dit is 'n hoë curie temperatuur, sterk straling weerstand, en maklike integrasie met halfgeleier integrasie tegnologie. Maar dit is skadelik vir die menslike liggaam en die omgewing.Daarom het mense begin soek na loodvrye piëzo-elektriese keramiekmateriaal met uitstekende werkverrigting.
Die mees ondersoekende loodvrye piëzo-elektriese keramiekmateriaal by die huis en in die buiteland sluit hoofsaaklik die volgende stelsels in: bariumtitanaat-gebaseerde loodvrye piëzo-elektriese keramiek; bariumtitanaat-gebaseerde loodvrye piëso-elektriese keramiek; tantalaat-gebaseerde loodvrye piëzo-elektriese keramiek en tantaal gelaagde struktuur loodvrye piëzo-elektriese keramiek.
Bariumtitanaat-gebaseerde loodvrye piëzo-elektriese keramiek
Die navorsing en toepassing van bariumtitanaat (BaTiO3) gebaseer op loodvry piëzo-keramiek-omskakelaars was redelik volwasse. Die curie-temperatuur van BaTiO3-keramiek is egter laag (Tc=120), die bedryfstemperatuurreeks is smal en die werkverrigting van piëso-elektriese keramiek is matig. Dit is moeilik om die piëso-elektriese eienskappe grootliks te verbeter deur dopingmodifikasie, en daar is 'n fase-oorgang naby temperatuur. Daarom is die toepassing daarvan van piëzo-elektriese keramiek beperk. Barium strontiumtitanaat-gebaseerde loodvrye piëso-elektriese keramiek bariumtitanaat en Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) is 'n tipiese verteenwoordiger van die titanaatreeks. BNT het die kenmerke van ontspanne ferro-elektrika, wat 'n relatief groot remanente polarisasie en 'n uiters hoë dwingende veld (7.5kV/mm) het, en 'n groot piëzo-elektriese koëffisiënt (kt, kp ongeveer 50%), uitstekende werkverrigting van diëlektrikum het soos 'n klein koëffisiënt (240~340) en goeie akoestiese werkverrigting (0NPHz = 320NPHz). As gevolg van sy hoë dwingende elektriese veld en hoë elektriese geleidingsvermoë in die ferro-elektriese fase-gebied, is polarisasie moeilik, wat dit moeilik maak om praktiese piëso-elektriese keramiek te vervaardig. Ten einde die tekortkominge van BNT piëzo keramiek polarisasie en die moeilikheid van sintering in digte monsters te oorkom, 'n mens voeg 'n verskeidenheid van perovskiet struktuur dopant pare.BNT is gewysig. Deur elemente soos Pb, Ba, Ca, Sr, Mn, ens. in te voer, is die dwingende veldsterkte van BNT te hoog, en die polarisasie moeilikheid wat veroorsaak word deur die hoë geleidingsvermoë van BNT ferroelektriese fase word vermy, en die polarisasie van BNT materiaal word suksesvol opgelos.
Die bismut-gebaseerde loodvrye piëzo-elektriese keramiek:
Die bismut-gebaseerde loodvrye piëso-elektriese keramiek sluit hoofsaaklik NaNbO3, KNbO3, LiNbO3 en dies meer in. Die piëzo-hemisfeer-keramiek-omskakelaars het die voordele van lae digtheid, hoë akoestiese snelheid, groot meganiese kwaliteitsfaktor Qm, groot elektromeganiese koppelingskoëffisiënt kp, lae diëlektriese konstante, hoë piëzo-elektriese werkverrigting, groot frekwensiekonstante, ens., so die tantalaat-gebaseerde piëzo-elektriese keramiektoestel en voorkeur frekwensie-toestel is 'n materiaal. As gevolg van die vlugtigheid van die metaalmateriaal is dit egter moeilik om piëzo-keramiek met goeie kompaktheid te verkry deur 'n konvensionele keramiekproses, wat keramiek-eienskappe verswak. Die digte NaNbO3-KNbO3 keramiek kan verkry word deur warmpers of isostatiese persproses, en die temperatuurstabiliteit van die materiaal word aansienlik verbeter, en die relatiewe digtheid kan 99% bereik.
In praktiese toepassings het sommige inherente kenmerke van piëzokeramiese silinder-keramiek-omskakelaar (soos histerese, kruip, ens.) 'n groot impak op hoë-presisie verplasingsbeheer. Om die invloed van histerese van piëso-elektriese keramiek op verplasingsuitset te verminder, het buitelandse geleerdes baie vergoedingsmetodes voorgestel. Tans is die metode om histerese uit te skakel oor die algemeen geslote-lusbeheer in die beheerproses. Hierdie modus vereis 'n bykomende verplasingsensor om die verplasing te meet en dit met die teikenverplasing van die beheerder te vergelyk om 'n komplekse beheerverstellingsmeganisme te vorm.
Onder die werking van afwisselende elektriese veld, sal ultrasoniese gepolariseerde piëzo-omskakelaars makroskopiese ferro-elektriese agteruitgang vertoon as gevolg van die afname in ferro-elektriese domeinwandaktiwiteit. Mikro-krake, delaminering of breuk kom dikwels die materiaal en veld-geïnduseerde moegheid voor. Die intrinsieke rede is hoofsaaklik te wyte aan die verskil in die raakvlak met eienskappe. Die termiese uitsettingskoëffisiënt by die raakvlak tussen die piëzo-keramiek en die elektrode is anders of daar is 'n chemiese reaksie, wat die vermoeiingsprestasie van die piëzo-elektriese keramiek nadelig beïnvloed. Die koppelvlakbindingskrag word aansienlik verbeter deur die elektrodepoeier in die keramiekmateriaal in te sluit of die keramiekpoeier en die oorspronklike elektrode in te sluit. Elektriese veld en temperatuur is die belangrikste eksterne faktore wat moegheidsprestasie beïnvloed. 'n Studie van twee faktore kan gevind word dat die veld sterker is as die dwingende veldsterkte of die frekwensie hoog is, wat elektriese moegheid sal veroorsaak. Boonop neem die vermoeiingsweerstand in 'n sekere temperatuurreeks toe met toenemende temperatuur. Wanneer die temperatuur 'n sekere kritieke waarde oorskry, gaan die materiaal die paramagnetiese fase binne en die vermoeidheidsverskynsel verdwyn.
Daar word verwag dat piëso-elektriese keramiekskerms die tekortkominge van huidige hoofstroomskerms wat vatbaar is vir elektromagnetiese interferensie, dooie kolle, ets, ens., sal oorkom, en breë markvooruitsigte het. Die aktuatorreeks van piëzo-elektriese keramiekskerms kan vervaardig word deur 'n silikonvormproses of 'n elektroforetiese afsettingsproses, en 'n loodgebaseerde piëzo-elektriese keramiek kan vervang word deur 'n loodvrye piëso-elektriese keramiek van 'n tantalaat-gebaseerde en tantaal-gestruktureerde struktuur. Ten spyte van 'n mate van vordering in die ontwikkeling van piëzo-elektriese keramiekskerms, is daar steeds 'n aantal sleutelprosestegnologiekwessies wat aangespreek moet word:
(1) Alhoewel die werkverrigting van sommige loodvrye piëzo-elektriese keramiek uitstekend is, is daar steeds 'n groot gaping in vergelyking met PZT-gebaseerde piëzo-elektriese keramiek, en die piëzo-elektriese eienskappe moet verder verbeter word deur die meting van modifikasie en prosesverbetering;
(2) Om die histerese en kruipkompensasie-akkuraatheid van die piëzo-elektriese drukomskakelaar beter te laat voldoen aan die vereistes van ultrahoë presisie-posisioneringsbeheer, moet wetenskaplikes die regstellingskompensasie of effektiewe beheer verder bestudeer deur eksperimente om die piëzo-elektriese keramiekdrywer te verminder. Die invloed van kruip op die posisioneringsakkuraatheid;
(3) Op die oomblik fokus veld-geïnduseerde moegheidsnavorsing meestal op die elektriese veld en temperatuurveld, maar die navorsing oor die veld onder multi-veld koppeling ontbreek, maar die werklike piëzo-elektriese keramiek toestelle werk onder multi-veld koppeling toestande, dus is dit nodig om die studie van die veld-geïnduseerde moegheid meganisme onder multi-veld koppeling te versterk.
