تطبيق جديد للمواد السيراميكية الكهرضغطية

السيراميك الكهرضغطي الخالي من الرصاص، على الرغم من أن السيراميك الكهرضغطي القائم على الرصاص يهيمن على التطبيق في المجال الكهرضغطي. ومع ذلك، فإن السيراميك الكهروضغطي الأساسي هو مادة ضارة بجسم الإنسان والبيئة. من بينها، المواد السامة سهلة التطاير أثناء المعالجة والتلبيد، مما يسبب ضررًا لجسم الإنسان والبيئة. ولذلك فإن البحث عن مادة سيراميكية كهرضغطية مماثلة للسيراميك الانضغاطي ولا تحتوي على الرصاص أصبح حاجة ملحة في مجال المواد الإلكترونية. في الوقت الحاضر، تركز نقاط البحث الساخنة في الداخل والخارج بشكل أساسي على فئتين: المحتوية على البزموت مستشعر السيراميك الانضغاطي والسيراميك الكهرضغطي الخالي من الرصاص مع هيكل البيروفسكايت. يتكون السيراميك الكهرضغطي ذو الطبقات من البيروفسكايت ثنائي الأبعاد ويتم ترتيب الطبقات بالتناوب بانتظام. يحدد هيكلها الطبقي الخاص الخصائص التالية: ثابت العزل الكهربائي المنخفض، درجة حرارة كوري عالية، معامل اقتران كهروميكانيكي مرتفع، وتباين واضح ومقاومة عالية. انخفاض معدل انهيار العزل الكهربائي وانخفاض درجة حرارة التلبيد. تحدد هذه الخصائص أن السيراميك الانضغاطي مناسب بشكل خاص لتطبيقات درجات الحرارة العالية والترددات العالية، وبالتالي حل عيب الأداء غير المستقر للسيراميك الكهرضغطي تحت رنين عالي الطاقة. ومع ذلك، فإن السيراميك الكهرضغطي ذو طبقات التنتالوم له عيوبه الخاصة: الأول هو أن المجال القسري مرتفع جدًا، وهو ما لا يفضي إلى الاستقطاب؛ والآخر هو نشاط كهرضغطية منخفض ومقاومة منخفضة. من أجل التغلب على هذين العيبين، الاستخدام الرئيسي هو استقطاب درجة الحرارة العالية، لأن المجال القسري يتناقص مع زيادة درجة الحرارة وتعديل المنشطات. ومن أجل الحصول على ممانعة عالية، يتم تخدير القاعدة، وتكون كثافات النتائج نظرية وأعلى من المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا تطعيم القاعدة، مما أدى إلى JG يصل إلى 01 A66. تحدد هذه الخصائص أن سيراميك التنتالوم الانضغاطي مناسب لأجهزة استشعار درجات الحرارة المرتفعة والمذبذبات والمرشحات. 

تم دراسة خواص السيراميك باستخدام التلبيد بدرجة حرارة منخفضة. أظهرت النتائج أن جميع العينات لها كثافة نظرية AD ولا يتم إنتاج أي مرحلة ثانية؛ المنشطات تقلل من حجم الحبوب وتحد من النمو متباين الخواص. في السيراميك الكهرضغطي الخالي من الرصاص لهياكل البيروفسكايت، فهو ذو حجم كبير للسيراميك الكهرضغطي الخالي من الرصاص ومناسب للاستخدام كسائق وجهاز عالي الطاقة. ومع ذلك، فإن درجة الحرارة المنخفضة للسيراميك الضغطي والمجال القسري الكبير والكثافة النسبية المنخفضة تحد من متطلبات تطبيقه. التوقف تدريجياً عن استخدام الرصاص والمعادن الثقيلة. في الوقت الحاضر، لا يزال التحضير صعبًا للغاية، خاصة من حيث الكثافة. المنشطات يمكن أن تزيد من كثافة التلبيد. باستخدام مسحوق النانو لإنتاج مسحوق النانو عن طريق الطحن الدقيق، وإعداد سيراميك البيروفسكايت الكهرضغطي ذي الكثافة النسبية عن طريق تلبيد الحدادة، يعد السيراميك الكهروضغطي من تيتانات سترونتيوم الصوديوم أيضًا نقطة ساخنة في أبحاث السيراميك الكهروضغطي الخالي من الرصاص. وجود هيكل البيروفسكايت. وبالمثل، فإن تيتانات بزموت الصوديوم لها أيضًا نشاط كهرضغطية منخفض ومجال قسري كبير. في الوقت الحاضر، يتم تقليل المجال القسري للمادة المعدلة من تيتانات الباريوم الصوديوم بشكل رئيسي عن طريق إضافة عدد وافر من المنشطات هيكل البيروفسكايت؛ تم تحسين السيراميك الكهروضغطي بشكل كبير، والمواد مناسبة لتصنيع مرشح كهرضغطية ومرنانات كهرضغطية، وما إلى ذلك. ويمكن ملاحظة مما سبق أنه سواء تم تعديل السيراميك الكهروضغطي المحتوي على الرصاص أو السيراميك الكهرضغطي الخالي من الرصاص بشكل أساسي عن طريق إضافة مواد منشطة مختلفة في ظل الظروف الحالية. ولذلك، فإن المواد الخزفية الكهرضغطية هي بشكل عام محاليل صلبة خزفية معقدة. يضيف تكوين المواد متعددة المكونات التعقيد. سيؤدي هذا إلى صعوبات كبيرة في اختبار أداء المواد. في تحليل أداء المواد بالطرق التقليدية، من أجل الحصول على تأثير تغير حالة معينة على الأداء، غالبًا ما يتم إصلاح الظروف الأخرى، ويتم إجراء عدد كبير من التجارب لتحليل الظروف قيد التحقيق. يصبح الوضع أكثر تعقيدًا إذا تم دراسة تأثيرات عدة ظروف أخرى تحت ظروف معينة. استخدام الشبكات العصبية الاصطناعية لإنشاء نماذج رياضية دقيقة للتنبؤ بالأداء بدقة. الطريقة دقيقة! والأهم من ذلك، أنه يمكن وضع ميزانية لصيغة الأداء الأمثل، وقيمتها العملية لا يمكن قياسها.