أخبار

أنت هنا: بيت / أخبار / أساسيات السيراميك الكهرضغطية / العوامل المؤثرة على قيمة Qm لعامل الجودة الميكانيكية للسيراميك الكهرضغطي

العوامل المؤثرة على قيمة Qm لعامل الجودة الميكانيكية الخزفية الكهرضغطية

المشاهدات: 30 المؤلف: محرر الموقع وقت النشر: 2019-10-08 الأصل: موقع

استفسر

1 مجال الحركة
في Pb (Zr0.52Ti0.48)O3 تكوين مادة السيراميك الكهرضغطية PZT ، إضافة أكاسيد مثل La2O3، Nb2O5، ThO2 وWO3 يقلل من قيمة Qm. ولشرح تخفيض كم الجودة، اقترح الآلية التالية. عند استبدال Pb2 +، Ti4 +، Zr4 + في سيراميك PZT بأيون معدني يكون له تكافؤ أعلى من Pb2 + أو Ti4 + أو Zr4 + مثل La3 +، Nb5 +، W6 +، وما إلى ذلك، من أجل الحفاظ على خصائص طاقة الشبكة، يتم إنشاء شواغر Pb في السيراميك الضغطي. تعمل هذه الشواغر Pb على تقليل الإجهاد الداخلي الذي يعيق دوران المجال، وبالتالي يصبح المجال سهل الحركة، ويزداد الاحتكاك الداخلي، ويزيد فقدان العزل الكهربائي، وتنخفض قيمة Qm. من المعتقد أن حركة جدار المجال تؤدي إلى تقليل قيمة Qm. بالإضافة إلى ذلك، فإن الصيغة التي استنتجها ياماوتشي وتاكاهاشي تعلم أن قيمة Q-1m تتناسب مع فقدان العزل الكهربائي. أحد أسباب فقدان العزل الكهربائي هو استهلاك الطاقة الناتج عن تباطؤ اهتزاز جدار المجال تحت تأثير المجال الكهربائي المتناوب. ولذلك، فإن تباطؤ اهتزاز جدار المجال يؤدي إلى فقدان الوسط، مما يؤدي إلى انخفاض قيمة Qm. وهكذا، في المواد السيراميكية الكهرضغطية المعدلة والمخدرة بـ Qm المنخفضة، تتوافق صعوبة حركة جدار المجال مباشرة مع قيمة Qm.

2 تهمة الفضاء

عندما يتم استبدال Pb2 +، Ti4 +، Zr4 + في السيراميك الانضغاطي PZT بأيونات معدنية ذات تكافؤ أقل من Pb2 + أو Ti4 + وZr4 + مثل K+، Na +، Cr3 +، Fe3 +، تزيد قيمة Qm بشكل ملحوظ. يمكن تفسير ذلك من خلال تأثير شحنة الفضاء على المجال. يُظهر السيراميك الكهرضغطي PZT النقي توصيلًا من النوع الثقب بسبب الشواغر في الرصاص، بينما تعمل إضافات الأيونات المعدنية الإيجابية منخفضة التكافؤ كمستقبلات في الجسم. تؤدي إضافة أيون معدني منخفض التكلفة إلى زيادة كبيرة في المركز السالب وفتحات الحامل في الجسم الخزفي الخزفي، أي أنها تولد كمية كبيرة من الشحنة الفضائية. من أجل القضاء على المجال الكهربائي الناتج عن التغيير المتقطع لجدار المجال، تتركز الشحنة الفضائية سالبة الشحنة في المجال. يتركز الطرف الموجب والشحنة الفضائية الموجبة الشحنة في الطرف السالب لجدار المجال، مما يشكل مجال شحنة فضائية (Eq) وهو نفس اتجاه استقطاب المجال. عندما يتم تطبيق مجال كهربائي خارجي لتحويل المجال، ليس فقط التغلب على الاستقطاب التلقائي للمجال الأصلي، ولكن أيضًا التغلب على مجال الشحن الفضائي مكافئ. أي أن تأثير الشحنة الفضائية يثبط حركة المجال، وبالتالي يقلل الاحتكاك الداخلي ويزيد من قيمة Qm. لتقدير وجودها في السيراميك. يمكن ملاحظة كمية الشحنة الفضائية التي يتم إدخالها. التعريف هو معلمة كمية الشحنة الفضائية (Ps - Pi) / Ps لوصف كمية الشحنة الفضائية. وتختلف قيمة (Ps - Pi) /Ps باختلاف نوع وكمية الشوائب. بالنسبة للإضافات المعدنية منخفضة التكلفة (المضافات الصلبة)، مع زيادة كمية المنشطات، تزداد كمية الشحنة الفضائية، في حين أن كمية الشحنة الفضائية للإضافات باهظة الثمن (المضافات اللينة) تكون صغيرة ويكاد يكون من المستحيل قياسها. لذلك، فإن الضغط ذو القيمة Qm العالية في السيراميك الكهربائي، يرتبط تغير قيمة Qm بالشحنة الفضائية. عندما ترتفع درجة الحرارة، تهاجر الشحنة الفضائية في بلورات السيراميك الانضغاطية ، التي تقلل من تراكم الشحنات الفضائية، وتعزز حركة جدار المجال، وتقلل من قيمة Qm. بالنسبة لإضافة المواد اللينة، بسبب السيراميك، فإن كمية الشحنة الفضائية المتولدة في الجسم تكون صغيرة، كما أن تغير درجة الحرارة يتسبب في أن تكون هجرة الشحنة الفضائية صغيرة. لذلك، فإن ثبات درجة الحرارة لـ Qm أعلى عمومًا من ثبات المادة المضافة الصلبة.

3 مقاومة الجسم للمواد الناعمة المعدلة بالمضافات

تكون مقاومة الحجم أعلى بمقدار 1 إلى 2 من قيمة مقاومة المادة الصلبة المعدلة بالمضافة لأن كمية صغيرة من المادة المشابهة توفر إلكترونات زائدة. تعمل إعادة تركيب الثقب الأصلي على تقليل تركيز ثقوب الإلكترون في جسم السيراميك الانضغاطي، وبالتالي زيادة مقاومة الحجم. المقاومة ذات الحجم الكبير مفيدة لزيادة قوة المجال الكهربائي الاستقطابي للسيراميك الكهرضغطي، وتكون حركة اتجاه المجال أكثر كفاية، مما يؤدي إلى زيادة فقدان العزل الكهربائي وانخفاض قيمة Qm. بالنسبة للمواد المضافة الصلبة المخدرة، فإن الزيادة في الشحنة الفضائية ومقاومة الكتلة تكون مصحوبة بزيادة في Qm. كلما انخفضت درجة الحرارة، زادت المقاومة السائبة للمادة، ومن الصعب ترحيل الشحنة الفضائية، ويتم قمع حركة المجال، وتنخفض قيمة Qm. عندما يتم تحديد العلاقة بين مقاومة الحجم وقيمة Qm كميًا، كما هو موضح أعلاه، يتم التعبير عن قيمة Qm كدالة لكمية الشحنة الفضائية ومقاومة الحجم.

4 حجم الحبوب حجم الحبوب كبير أثناء عملية الاستقطاب،

يكون ضغط التثبيت المتولد عند حدود الحبوب صغيرًا، ومن السهل استقطاب المادة، ويتم تقليل الاحتكاك الداخلي، وتزداد قيمة Qm. ومع ذلك، إذا كان حجم الحبوب كبيرًا جدًا، فسوف يحدث فجوة في الحبوب. زيادة الاكتناز، مما يؤثر على الأداء الكهرضغطية. الحبوب صغيرة جدًا، حدود الحبوب لها تأثير تثبيت قوي على المجال، مما يجعل حركة توجيه المجال صعبة، مما يقلل من الأداء الكهروضغطي. لذلك يجب أن يكون حجم الحبوب معتدلاً. أظهرت دراسة CeO2 doped Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3)2PbTiZrO3 للسيراميك الكهرضغطي الثلاثي أنه بعد إضافة CeO2، يصبح السيراميك كثيفًا والحبيبات معتدلة، مما يحسن البنية المجهرية للسيراميك الضغطي. تم الحصول على مادة محرك بالموجات فوق الصوتية ذات الموجة الدائمة ذات الجهد العالي وقيمة Qm العالية.

5 دراسة ثابتة للشبكة
مخطط الطور المعتمد على PZT يمكن العثور على مواد محولات الطاقة القرصية الكهرضغطية التي يمكن أن يؤدي ضبط نسبة Zr/Ti والمكون الثالث أو الرابع إلى حدوث تغييرات في معلمات الشبكة؛ بالإضافة إلى ذلك، تدخل أيونات المنشطات إلى الشبكة، وتتغير معلمة الشبكة أيضًا. إذا زادت نسبة المحور البلوري c/ a، في وقت الاستقطاب، يصعب تدوير الاستقطاب التلقائي Ps لبعض الهياكل، مما يؤدي إلى انخفاض في الأداء الكهروضغطي؛ والانخفاض في نسبة محور البلورة الانضغاطية c/a يجعل Ps. والعكس سهل، مما يؤدي إلى زيادة الاحتكاك الداخلي وانخفاض في Qm. ولذلك، بالنسبة للمواد الخزفية الكهرضغطية القائمة على الرصاص الثنائية أو المتعددة العناصر، تؤثر معلمات الشبكة أيضًا على قيمة Qm.

6 وضع الاهتزاز
تعكس قيمة Qm درجة الفقد الميكانيكي الناتج عن الاحتكاك الداخلي للهزاز الكهرضغطي أثناء الرنين. من الواضح أن قيمة Qm مرتبطة بوضع الاهتزاز. إنها تستخدم مادة السيراميك الكهرضغطية PMN2PZT لتصنيع الهزاز الكهرضغطي. عندما ترتبط قيمة Qm ودرجة حرارة الهزاز الجيروسكوب الرباعي والهزاز الأسطواني بدرجة الحرارة، فقد وجد أن منحنى Qm للهزاز الأسطواني أقل بنحو 30 درجة مئوية من الهزاز رباعي الزوايا، مما يعني الاهتزاز الرباعي. تتوافق قيمة Qm التي تبلغ حوالي 0 درجة مئوية مع قيمة Qm للهزاز الأسطواني الذي يتراوح من -30 إلى 80 درجة مئوية. لذلك، يمكن دراسة ضبط قيمة Qm ليس فقط عن طريق اختيار تركيبة المادة، ولكن أيضًا عن طريق تغيير وضع الاهتزاز.