تطوير المواد الخزفية الكهرضغطية

السيراميك الكهرضغطي هو نوع من البلورات ذات خصائص كهرضغطية وجزء مهم من السيراميك الكهروضغطي الوظيفي. مع مزايا معامل الاقتران الكهروميكانيكي العالي والسعر المنخفض والإنتاج الضخم السهل، تم استخدام السيراميك الكهرضغطي على نطاق واسع في مختلف مجالات الإنتاج الاجتماعي. خاصة في مجالات الموجات فوق الصوتية والعلوم والتكنولوجيا الإلكترونية، أصبحت السيراميك الكهرضغطية تدريجيًا في وضع مهيمن مطلق، مثل اختبارات الموجات فوق الصوتية الطبية والصناعية، والكشف الصوتي تحت الماء، وما إلى ذلك. محول الطاقة الكهروإجهادية، محرك الموجات فوق الصوتية، جهاز العرض، مرشح متعدد الألوان يتم التحكم فيه إلكترونيًا، إلخ. ومع ذلك، في المكونات العملية، تتطلب التطبيقات المختلفة اختلافًا معلمة مادة PZT للسيراميك الكهرضغطي، والتي تجبر الناس على تحسين أداء السيراميك الكهرضغطي. في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان في الداخل والخارج: أحدهما هو تعديل المنشطات، أي تطعيم بعض الأيونات الشوائب؛ والآخر هو تحسين عملية التحضير، ويتم مراجعة أحدث التقدم والبحث والتطبيق للسيراميك الكهروضغطي واتجاه تطوره بإيجاز.        

الخصائص الأساسية للسيراميك الكهروضغطي  
        
 أهم خصائص محولات الطاقة ذات الألواح الخزفية الكهرضغطية هي كهرضغطية إيجابية وكهرضغطية معكوسة. تشير الكهرباء الضغطية الإيجابية إلى الاستقطاب الناتج عن الإزاحة النسبية لمراكز الشحنة الإيجابية والسلبية في بعض العوازل تحت تأثير القوى الميكانيكية الخارجية، مما يؤدي إلى ظهور شحنات رمزية معاكسة على سطح طرفي العوازل. عندما لا تكون القوة الخارجية كبيرة جدًا، تتناسب كثافة الشحنة مع القوة الخارجية، وفقًا للصيغة وكثافة الشحنة السطحية هي ثابت الكهرضغطية، وهو إجهاد التمدد. على العكس من ذلك، عندما يتم تطبيق مجال كهربائي خارجي على العوازل الكهربائية الانضغاطية، فإن مراكز الشحن الموجبة والسالبة في العوازل لا تقوم فقط بالإزاحة والاستقطاب، ولكنها تشوه أيضًا العوازل الكهربائية بسبب الإزاحة. ويسمى هذا التأثير بالكهرباء الضغطية العكسية. عندما لا يكون المجال الكهربائي قويًا جدًا، فإن التشوه يتماشى مع المجال الكهربائي الخارجي. العلاقة الجنسية هي ثابت الإجهاد الكهرضغطي، $ هو المجال الكهربائي الخارجي والانفعال. تعكس قوة التأثير الكهرضغطي درجة الاقتران بين الخواص المرنة والعازلة للبلورات، أي درجة الاقتران بين التأثيرات الميكانيكية والكهربائية، والتي يتم التعبير عنها بمعامل الاقتران الكهروميكانيكي.      

 تحسين أداء السيراميك الكهرضغطي   

تحتوي على الرصاص يتفوق محول الطاقة الأسطواني الكهرضغطي على أنواع السيراميك الأخرى في الخصائص الكهرضغطية واستقرار درجة الحرارة ودرجة حرارة الكوري بسبب تيتانات زركونات الرصاص. يمكن تعديل خصائصها الكهربية الفيزيائية في نطاق واسع عن طريق تغيير المكونات أو تغيير الظروف الخارجية، مثل النظام الثلاثي والنظام الرباعي، لتلبية الاحتياجات المختلفة. تكون درجة حرارة تلبيد السيراميك الانضغاطي أعلى بشكل عام، في حين أن درجة حرارة التطاير لأكسيد الرصاص تبلغ حوالي 1. بالإضافة إلى ذلك، مع تطور تكنولوجيا تجميع السطح، أصبحت مكثفات الرقائق متعددة الطبقات والمحاثات والمقاومات وأجهزة الرقائق الأخرى شائعة في السوق لكفاءتها العالية وتصغيرها وتكاملها الوظيفي. ومع ذلك، فإن درجة حرارة التلبيد العالية للسيراميك الكهرضغطي تجعل من الصعب على المواد السيراميكية الانضغاطية ومواد الأقطاب الكهربائية تحقيق الاحتراق المشترك لمرة واحدة. بسبب الاحتراق المشترك في درجات الحرارة المنخفضة، يمكن استخدام المعادن الأساسية مثل النيكل والنحاس والفضة وما إلى ذلك كأقطاب كهربائية داخلية. إذا كان من الممكن تحسين عملية التلبيد من حيث تقليل درجة حرارة التلبيد، فلن يكون لها قيمة فنية واقتصادية مهمة فقط في تقييد وتطاير وضمان أداء المواد وتقليل التلوث البيئي وإطالة عمر المعدات، ولكن أيضًا سيتم استخدامها على نطاق واسع في التلبيد الأولي لمكونات السيراميك الكهرضغطية متعددة الطبقات باستخدام مستوى الفضة النقية. وفي الوقت نفسه، فإنه يوفر الطاقة. لذلك، أصبح تطوير السيراميك الكهرضغطي الملبد ذو درجة الحرارة المنخفضة اتجاهًا بحثيًا مهمًا لتطوير الأداء العالي والموثوقية العالية ومركبات السيراميك الكهرضغطية متعددة الطبقات منخفضة التكلفة. في الوقت الحاضر، تشتمل طرق التلبيد ذات درجة الحرارة المنخفضة على إضافة طريقة المذيبات، وطريقة المسحوق فائق النعومة، وطريقة التلبيد بالضغط الساخن، وما إلى ذلك. وتظهر النتائج أن درجة حرارة تلبيد مساحيق السيراميك التي يتم تصنيعها بالطريقة الحرارية المائية أقل من درجة حرارة المساحيق التي لا تحتوي على مساعدات تلبيد عن طريق إضافة آثار البلازما إلى المساحيق. تكون درجة حرارة تلبيد المساحيق المصنعة بالطريقة الحرارية المائية أقل من درجة حرارة المساحيق المحضرة بطريقة الحالة الصلبة التقليدية. السيراميك الكهروضغطي الأصلي المعتمد على السيراميك الكهرضغطي هو أنه يمكن تقليل درجة حرارة تلبيد السيراميك بشكل كبير عن طريق إضافة الزجاج إلى السيراميك، ويمكن تحسين الخصائص الكهرضغطية والعازلة للسيراميك. بالإضافة إلى ذلك، يعتقدون أيضًا أن السيراميك المحضر بهذه الطريقة له خصائص كهرضغطية جيدة عند تلبيد السيراميك بالطريقة التالية. لقد وجد أن السيراميك يتمتع بأفضل الخصائص العازلة والكهرضغطية عند درجة الحرارة المتوسطة.
          
السماحية النسبية،         
ثابت الإجهاد الكهرضغطي،        
معامل الاقتران الكهروميكانيكي،          
عامل الجودة الميكانيكية،          
فقدان العزل الكهربائي.