عدة مشاكل في تحضير السيراميك الكهرضغطي PZT

يتميز السيراميك الكهرضغطي PZT بخصائص درجة حرارة كوري العالية، والكهروضغطية القوية، وتعديل المنشطات السهل، والاستقرار الجيد. منذ الستينيات، كانت نقطة ساخنة للاهتمام والبحث، وهيمنت على مجال السيراميك الكهرضغطي. فيما يتعلق بعملية تحضير السيراميك الكهرضغطي PZT، فإن تخليق مسحوق Pzt وتلبيد التكثيف لهما التأثير الأكبر على جودة منتجات PzT. يتميز مسحوق PzT متناهية الصغر بمزايا حجم الجسيمات الدقيقة ومساحة السطح المحددة الكبيرة والتفاعلية العالية، والتي يمكن أن تقلل درجة حرارة التلبد، وتقليل تطاير الرصاص، وضمان قياس العناصر المتفاعلة بدقة، وتحسين أداء منتجات PZT. ولذلك، أصبح إعداد مسحوق PZT متناهية الصغر أنبوب بيزو تحت الماء . محور أبحاث السيراميك الكهربائية. في السنوات الأخيرة، تم تطوير العديد من الأساليب الجديدة لدراسة تحضير مسحوق PZT متناهية الصغر. بالإضافة إلى طريقة الطور-الطور التقليدية، تشتمل طريقة الطور الصلب على طريقة إشعاع الميكروويف، ومنفذ الطريقة الكيميائية الميكانيكية، وطريقة تلبيد التفاعل. تتميز طريقة الطور السائل بمزايا درجة حرارة التوليف المنخفضة، والمعدات البسيطة، والتشغيل السهل، والتكلفة المنخفضة، وما إلى ذلك، والتي تم استخدامها لتحضير مسحوق PZT، مثل طريقة sol-gel، والطريقة الحرارية المائية، وطريقة الترسيب'. ومع ذلك، لا يزال هناك العديد من أوجه القصور في تحضير وأداء السيراميك الكهرضغطي PZT، بما في ذلك تكتل المسحوق، وقياس المواد المتفاعلة، وسهولة تقادم خصائص المنتج. أسباب المشاكل المذكورة أعلاه والتقدم البحثي لحلها. تتم مناقشة هذه المشاكل على النحو التالي، ويتم طرح بعض الاقتراحات لتطوير السيراميك الكهرضغطي Pzt.

 

1 مسحوق التكتل

يتضمن تكتل المسحوق عمومًا التكتل الناعم والتكتل الصلب. يتم تشكيل التكتل الناعم من خلال تعزيز وتفاعل قوة فان دير فالس، والجذب الكهروستاتيكي، والقوة الشعرية بين الجزيئات مع انخفاض حجم جزيئات المسحوق؛ يرجع التكتل الصلب إلى الرابطة الكيميائية بين المجموعات. يشكل هذا الإجراء رابطة أكسجين جسرية، وتتفاعل سلسلة الأكسجين الجسرية بين الجزيئات لتشكل. مشكلة التكتل هي العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على الأداء الممتاز لمسحوق PzT متناهية الصغر، كما أنها تؤثر بشكل كبير على جودة منتجات PZT. وذلك لأن مواد PZT هي مواد وظيفية. المتطلبات الأساسية للمساحيق الاصطناعية هي درجة نقاء عالية، متناهية الصغر، توزيع موحد لحجم الجسيمات، تشتت جيد، دقة قياس العناصر المتكافئة، ومنشطات موحدة. فضلاً عن ذلك. سيؤدي حدوث التكتل في تخليق البزموت للأنبوب الخزفي PZT إلى انخفاض في الكثافة الظاهرية والتشكل غير المستوي، وسيقدم عددًا كبيرًا من المسام مما يؤدي إلى بنية مجهرية غير متساوية، مما يؤثر بشكل خطير على كثافة الجسم الملبد، وقد يؤدي أيضًا إلى عملية التلبد الثانية. إعادة البلورة الثانوية، وبالتالي تقليل الخواص الكهروضغطية والكهروحرارية لمادة PZT. لذلك، يعد تقليل أو تجنب التكتل في تصنيع مسحوق PzT متناهية الصغر شرطًا أساسيًا لإعداد السيراميك الكهرضغطي PZT عالي الأداء. يتضمن التكتل في تحضير مسحوق PZT شكلين من التكتل الناعم والصلب. تختلف آلية التكتل أيضًا باختلاف طرق تحضير المسحوق. تتميز طريقة الطور الصلب التقليدية لتصنيع مسحوق PZT بالطحن الكروي المتكرر ودرجة حرارة التكليس العالية. لا يؤدي الطحن الكروي المتكرر إلى ظهور الشوائب فحسب، بل يؤدي أيضًا الطحن الزائد إلى تكوين التكتل. على وجه الخصوص، تستخدم الطريقة الميكانيكية الكيميائية التي تم تطويرها بشكل أساسي الطاقة الميكانيكية لإكمال تركيب مرحلة PZT، ويكون وقت الكرة بطول السماء. من الأسهل إدخال الشوائب والتسبب في تكتل المسحوق. قد تؤدي درجة حرارة التكليس المفرطة أيضًا إلى تكتل المسحوق. يتم استخدام طريقة الطور السائل لتصنيع مسحوق PZT. نظرًا لأن جزيئات الطور الصلب تتشكل في الطور السائل، فإنها تخضع عمومًا للتنو والنمو والالتحام والتكتل. لذلك، قد يتم تشكيل البنية المتكتلة عندما تكون عبارة عن جسيم طور صلب يتكون في الطور السائل. بسبب الحركة البنيوية، تكون الجزيئات قريبة من بعضها البعض. عندما تكون الطاقة الحركية بين الجزيئات أكبر من الحاجز الذي يشكل التكتل، بين الجزيئات الطرية تحت تأثير الحركة، فإنها تتحد مع بعضها البعض. ثانيًا، في عملية فصل الصلبة عن السائلة، مع إزالة الجزء الأخير من الطور السائل، يتم تقريب جزيئات الطور الصلب من بعضها البعض بسبب التوتر السطحي. وخاصة تخليق مسحوق PZT مع الماء كمذيب. إن آثار الماء التي تبقى في النهاية بين الجزيئات ستربط الجزيئات والجزيئات معًا بإحكام بواسطة الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يتم عمومًا تكلس مادة مسحوق PZT المحضرة عند درجة حرارة 500 إلى 700 درجة مئوية، الأمر الذي قد يتسبب أيضًا في تكتل المسحوق، وقد يتسبب أيضًا في تفاقم التكتلات المتكونة من تكوين الهياكل المتكتلة بسبب التلبد المحلي. يمكن ملاحظة أن مسحوق P ZT يتم تحضيره بطريقة الترسيب المشترك. قد تؤدي كل مرحلة من مراحل الترسيب المشترك، ونمو الحبوب إلى الشطف، والتجفيف، وتكليس الراسب إلى نمو الجسيمات وتكوين التكتلات. وفقًا لتشكيل التكتل، يمكن اعتبار تقليل أو تجنب نمو الجسيمات والتكتل في تحضير مسحوق PZT متناهية الصغر من الجوانب التالية: الأول هو فصل عملية التنوي والنمو، وتعزيز التنوي، والتحكم في النمو؛ ضمان معدل نواة كبير يبلغ عشرة معدلات نمو، أي لضمان إنشاء سلائف مسحوق PZT تحت درجة كبيرة من التبريد الفائق أو التشبع الفائق العالي. والثاني هو منع تكتل مسحوق PZT. يتضمن ذلك كيفية منع تكوين التكتل أثناء تحضير المسحوق وكيفية التخلص من التكتل بعد التكتل. تتضمن طريقة تثبيط التكتل أثناء تحضير المسحوق ما يلي: (1) اختيار ظروف تفاعل معقولة (مثل قيمة PH، وتركيز التفاعل ودرجة الحرارة،)؛ (2) معاملة خاصة أثناء تصنيع المسحوق أو التجفيف؛ بما في ذلك عملية تصنيع المسحوق، تتم إضافة المادة الخافضة للتوتر السطحي وتصفيتها باستخدام مذيب عضوي، ويكون التوتر السطحي للمادة الخافضة للتوتر السطحي منخفضًا. ولذلك، يمكن الحصول على مسحوق تمهيدي بدرجة أخف من التكتل؛ يتم اعتماد عملية تجفيف خاصة في عملية التجفيف، بشكل أساسي التجفيف بالتجميد، والتجفيف فوق الحرج، والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة، وما إلى ذلك. المبدأ الأساسي هو التخلص من الغاز السائل مع توتر سطحي كبير. الواجهة، أو الجزيئات ثابتة ولا يمكن أن تكون قريبة من بعضها البعض. على سبيل المثال، التجفيد هو استخدام درجة حرارة منخفضة وضغط سلبي لتسامي الوسط السائل الخام المجمد إلى مرحلة صلبة تحت ضغط سلبي، حيث يتم تجميد جزيئات الطور الصلب في وسط السائل الخام. ولا يوجد واجهة بين الغاز والسائل مع توتر سطحي كبير في الشعيرات الدموية بين الجزيئات، وبالتالي تجنب مشكلة التكتل الشديد الناجم عن الجسر السائل.

 

(3) اختيار أفضل ظروف التكليس أو استخدام عمليات خاصة، مثل استخدام تسخين الميكروويف دون نقل الحرارة، وكفاءة الطاقة العالية وغيرها من الخصائص لتحل محل الفرن الكهربائي التقليدي ذو درجة الحرارة العالية، عند 600. ج. تم الحصول على مسحوق PZT مكون واحد. تتمثل طرق التخلص من التكتل بعد تكوين التكتلات في الترسيب أو الترسيب، والطحن والمعالجة بالموجات فوق الصوتية، وإضافة مادة مشتتة، وما شابه ذلك. على سبيل المثال، يستخدم Wang Xicheng ' ألكوكسيد المعدن والنترات كمواد خام، ويتحكم بشكل صارم في توليد الترسيب المشترك، والغسيل، وظروف اختيار التشتت، ويعتمد تقنية التجفيف بالتجميد، ثم يخضع لعملية تكليس معقولة لتشكيل تركيبة موحدة دون تكتل صلب.  يتم تشكيل الجسم، ومرحلة البيروفسكايت المفردة، ونشاط التلبيد العالي لمسحوق دقيق PzT (52/48) بحجم ميكرون عن طريق الضغط المتوازن البارد (cIP)، يمكن تحقيق تلبيد التكثيف عند 800 درجة مئوية، ويتم تحقيق كثافته النسبية.

 

يشمل تأثير قياس العناصر المتفاعلة على جودة منتجات PZT الجوانب z: أولاً، يؤدي تطاير الرصاص أثناء عملية تلبيد السيراميك الكهرضغطي PZT إلى انحراف المكونات عن قياس العناصر المتفاعلة الدقيق وتقليل أداء المنتجات؛ من ناحية أخرى، zr/ في المكونات. يؤثر تقلب Ti على استقرار أداء منتج PzT. يعتبر تطاير الرصاص عمومًا ناتجًا عن ارتفاع درجة حرارة تلبيد السيراميك الكهرضغطي PZT. يتمتع أكسيد الرصاص بضغط بخار مشبع مرتفع نسبيًا في بيئة ذات درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى تطاير الرصاص. كلما ارتفع ضغط البخار المشبع، كلما أصبح الرصاص أكثر تطايرًا بسهولة، وzr مع زيادة /Ti، تزداد درجة حرارة تلبيد السيراميك الكهرضغطي PZT، ويزداد ضغط البخار المشبع لأكسيد الرصاص تدريجيًا. سوف يصبح فقدان الرصاص أكثر خطورة، لذلك يصعب تلبيد السيراميك الكهرضغطي عالي الزر/Ti PzT، كما أن الضغط الجزئي المنخفض للغاية للأكسجين أثناء التلبيد سيؤدي إلى تطاير الرصاص. تتمتع مادة PZT المحضرة بطريقة الطور الصلب التقليدية بدرجة حرارة تلبد تبلغ عمومًا 1200 بسبب النشاط المنخفض للمسحوق الاصطناعي. من السهل التسبب في كمية كبيرة من تطاير الرصاص، وأداء المنتج ليس مرتفعًا، وبالتالي فإن طريقة الطور الصلب لمنتجات PZT من الصعب تلبية متطلبات الأداء العالي في مجال التطبيق. في الوقت الحاضر، التدابير الرئيسية التي اتخذها باحثو المواد في الداخل والخارج لتطاير الرصاص هي كما يلي: أولا، يتم إضافة الرصاص المفرط إلى تركيب المسحوق. تتم إضافة الرصاص الزائد. في المرحلة الأولى من التلبيد، بسبب تكوين الطور السائل، يمكن زيادة منطقة التلامس للمواد المتفاعلة، ويمكن تسريع معدل انتشار الزركونيوم والتيتانيوم والمنشطات، ويمكن تحسين توحيد المنتج؛ يمكن للطور السائل المتكون أيضًا تسريع حركة انتشار الذوبان والترسيب، مما يؤدي إلى إعادة ترتيب الجسيمات وتعبئتها بشكل وثيق، وتسريع تكثيف المنتج. ومع ذلك، عندما تكون كمية الرصاص المضافة أكثر من اللازم، فإن الرصاص الزائد سوف يترسب على البلورة من ناحية، مما سيقلل من أداء المنتج. من ناحية أخرى، سيؤدي ذلك بسهولة إلى ارتفاع التركيز المحلي للتيتانيوم في مكون PzT، وتكون قابلية الذوبان في أكسيد الرصاص في الطور السائل كبيرة جدًا من zrOz الجاف. الذوبان، مما يؤدي إلى ارتفاع محتوى التيتانيوم المحلي لمنتج PZT بعد التلبيد، خاصة عند حدود الحبوب. مما يؤثر على توحيد البنية المجهرية للمنتج ويقلل من أداء المنتج. تؤثر إضافة الرصاص الزائد على الخواص الميكانيكية لمكونات السيراميك الكهرضغطية PZT: عندما يكون المنتج مفرطًا بشكل مفرط في الرصاص، فإن وضع الكسر هو كسر عبر الحبيبات. ثانياً، في عملية تلبيد المنتج، وفقاً لآلية تطاير الرصاص، يتم اعتماد نظام تلبيد معقول وإجراءات خاصة. يتم استخدامه على نطاق واسع لإضافة طبقة جو التلبيد وتقنية البزموت مزدوجة الطبقة للتلبيد، والتحكم في جو التلبيد ليكون جوًا مؤكسدًا. سيؤدي ذلك إلى تقليل تطاير الرصاص ومنع اسوداد المنتج. في ظل جو مخفض، يتم تقليل Ti بسهولة إلى T1̈ لتغميق المنتج.

 

والثالث هو إضافة كمية مناسبة من المنشطات. يؤدي التنشيط إلى تقليل تطاير الرصاص ومن ناحية أخرى يحسن أداء منتج PzT. والرابع هو مواصلة دراسة تخليق مسحوق PZT عالي النشاط، بحيث يمكن تكثيف السيراميك الكهرضغطي PZT وتلبده عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة الرصاص. وبالإضافة إلى ذلك، فإن آلية تطاير الرصاص لا تزال بحاجة إلى مزيد من الدراسة. درجة حرارة التطاير لأكسيد الرصاص في التوليف الحراري المائي لمسحوق PzT هي 924.71. ج، ودرجة حرارة التفاعل بين الجزيئات ̈ . كانت درجة حرارة التفاعل بين جزيئات مسحوق الطور الصلب P ZT عند 26 درجة مئوية هي 47. ج. درجة حرارة أكسدة أكسيد الرصاص هي 29 درجة مئوية؛ أدنى درجة حرارة سهلة الانصهار لنظام P ZT هي 838. ج. يمكن ملاحظة أنه يجب اتخاذ تدابير عملية معقولة وفقًا لآلية تطاير الرصاص وطريقة تحضير مسحوق PZT لتقليل تطاير الرصاص وتحسين أداء منتجات PZT.

 

5 المنشطات

أظهرت الدراسات أن أداء منتج PZT يرتبط ارتباطًا وثيقًا. في الوقت الحاضر، لدراسة مواد PZT، يتركز zr/Ti بشكل رئيسي في نطاق 53/47 و95/5. ومع ذلك، فإن الاعتماد فقط على zr/T- المختلفة لتحسين أداء منتجات PZT لا يمكن أن يلبي متطلبات منتجات PZT في مجالات مختلفة. ومن الضروري أيضًا تحسين المنتجات عن طريق اختيار كمية مناسبة من المنشطات على أساس zr/Tl. مع تقليل تأثير التقلبات في zr/Ti على ثبات أداء المقالات pzt. يمكن أن تكون المادة المضافة قابلة للذوبان بشكل متبادل في الشبكة البلورية الرئيسية ويمكن ترسيبها في حدود الحبوب في شكل المرحلة الثانية. عندما تكون قابلة للذوبان بشكل متبادل، يمكن تغيير أداء أو هيكل المرحلة البلورية الرئيسية وفقًا لكمية الإضافة؛ عندما لا تكون قابلة للذوبان بشكل متبادل. وفي المرحلة الثانية، تتأثر حدود الحبوب، مما يؤثر على قوة الترابط أو خاصية حدود الحبوب بين الحبوب البلورية. تشمل التأثيرات الرئيسية للتطعيم تكوين الشواغر، وتثبيط نمو الحبوب، وتكوين الطور السائل البقري، وتوسيع نطاق درجة حرارة التلبيد. في الوقت نفسه، وفقًا لدور المنشطات في السيراميك الكهرضغطي PZT، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: المنشطات المانحة، المنشطات المتقبلة، المنشطات المركبة الأيونية المتغيرة. في دراسة تعديل المنشطات للسيراميك الكهرضغطي PZT، تمت دراسة La وMn2- وNb بكميات كبيرة. تمت دراسة تأثير النبزوس المخدر على مادة PzT65/35 المحضرة بطريقة الطور الصلب. وقد وجد أن إضافة النيوبيوم عزز بشكل كبير التكثيف والتلبيد، وتثبيط نمو النيوبيوم مع زيادة محتوى النيوبيوم بسبب Nb0. يؤدي تقوية الفعل الكهروستاتيكي ثماني السطوح إلى إجهاد خلية الوحدة المعينية لـ PzT. تميل خلية الوحدة إلى التمدد على السطح، مما يجعل المنتج سهل الاستقطاب، ويساهم أيضًا في تحسين خصائصه المضادة للشيخوخة. حد 'الذوبان' في مادة PZT هو 7 مول%. عندما تكون الكمية أقل من 7. يكون الألومنيوم وشبكة البيروفسكايت البلورية قابلين للذوبان بشكل متبادل تمامًا. عند هذه النقطة، يكون المنتج بالكامل في مرحلة البيروفسكايت. فإنه يسلك خصائص النجاسة المانحة؛ عند إضافته بكمية أكبر من 7 مول، فإن الروثينيوم الزائد سوف يتفاعل مع الرصاص أو التيتانيوم، مما يؤدي إلى إنتاج مرحلة ثانية، مثل مرحلة الفلوريت، مما يقلل من الخصائص العازلة والكهرضغطية للمنتج. تم تحديد التأثير على البنية المجهرية والخواص الكهرضغطية لمواد PZT، وحالة التكافؤ للمنغنيز في مواد PZT بواسطة EsR. أظهرت النتائج أن قابلية ذوبان المنغنيز في مواد Pz-butyl تكون بشكل رئيسي على شكل Mn وMn5+. 1.5 نلول'، عندما يكون محتوى المنغنيز 15 مول، سوف يتراكم الفائض من المنغنيز عند حدود الحبوب، مما يقلل من النشاط الكهرضغطي للمنتج. باختصار، بالنسبة لأنواع مختلفة من المنشطات، ينصب تركيز البحث على إذابة المرحلة البلورية الرئيسية لـ PZT بالكامل من خلال البحث عن كمية الإضافة المناسبة، وتحسين خصائص المنتج، وتجنب المنشطات المفرطة وتحلل حدود الحبوب أو تشكيل المرحلة الثانية. لتقليل أداء المنتج. بالإضافة إلى ذلك، فإن بحث تعديل المنشطات الحالي، يركز كائن المنشطات بشكل أساسي على طريقة الطور الصلب لإعداد مادة PZT، ويتم تطعيمه بمرحلة صلبة من الأكسيد، لذلك من الصعب ضمان توحيد المكونات وقياس العناصر المتفاعلة الدقيق. ستكون كيفية تحقيق المنشطات المتجانسة أحد الاتجاهات البحثية المستقبلية للسيراميك الكهرضغطي PZT.

 

4. الشيخوخة

يشير التقادم إلى الخاصية التي تتغير بها معلمات الأداء الكهربائي لمقالات PZT مع مرور الوقت. نحن نعلم أن السيراميك الكهرضغطي PZT ينتمي إلى ABO. يتكون هيكل البيروفسكايت من ثلاث مراحل بلورية مكعبة ورباعية الزوايا ومعينية السطوح. وفقًا لـ zr/T1، يمكن إنتاج مراحل بلورية مختلفة، ويكون الكاتيون المنشط من النوع A. تحت درجة حرارة كوري، تدخل أيونات النوع A أو النوع B في موضع معين، مما ينتج عنه استقطاب تلقائي وتشكيل مجالات، لكن الزاوية بين المجالات المجاورة يمكن أن تكون 90 أو 180 فقط. ويرجع ذلك إما إلى أن الاستقطاب التلقائي لبنية المجال الكهروضوئي يسمح للاتجاه بأن يكون معادلاً لمحور الاستقطاب الكهروضوئي في الهيكل النموذجي للجسم الكهروضوئي. وفي الوقت نفسه، يتم أيضًا تقييد بنية المجال الكهروضوئي من خلال السلالة التلقائية للبلورة. يجب أن تضمن المرحلة أن السلالة التلقائية الناتجة عن المجالات المجاورة في جدران المجال يمكن أن تكون متوافقة، وبالتالي فإن زاوية المجالات المجاورة لـ F يمكن أن تكون 90 أو 180 فقط. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون منتجات السيراميك الانضغاطية الملبدة في تيار مباشر قوي. تحت تأثير المجال، يُجبر الاستقطاب التلقائي لكل مجال على الانحياز، وبالتالي توليد الاستقطاب المتبقي، أي إظهار تأثير كهرضغطية. الاستقطاب PZT يضطر القرص الخزفي الكهرضغطي إلى مطاردة الاضطراب داخل الخلايا بسبب المجال الكهربائي المستقطب. إن ترتيب مجال التوجيه 90 و 180. والترتيب المنظم ومحور الاستقطاب التلقائي في خلية الوحدة أطول قليلاً من محور الاستقطاب غير التلقائي، ويولد بئر الانفعال إجهاداً داخلياً كبيراً عند الدوران. وبعد إزالة المجال الكهربائي الخارجي يؤدي هذا الإجهاد الداخلي إلى اختلال التوازن الداخلي لخلية الوحدة. وتخزين المزيد من الطاقة الداخلية مما يؤدي إلى الـ 90 التي تم تحويلها. تتم استعادة المجال الجديد إلى الترتيب المضطرب قبل الاستقطاب لتحرير الضغط الداخلي تدريجيًا. ولذلك، فإن الاستقطاب المتبقي يرتبط بهذه. ستتغير المعلمات العازلة والكهرضغطية، المضطربة والمتناقصة تدريجيًا، وفقًا لذلك. يمكن ملاحظة أن اضطراب المجالات الجديدة هو أصل آلية الشيخوخة. تشمل قوانين الشيخوخة عمومًا الخطية وغير الخطية والتدريجية. وهناك ثلاثة أنواع من القوانين القريبة من الخطية. العوامل التي تؤثر على شيخوخة منتجات PZT تشمل العوامل الخارجية والداخلية. وترتبط العوامل الخارجية ببيئة الاستخدام. ترتبط العوامل الداخلية مثل درجة الحرارة والرطوبة ارتباطًا وثيقًا ببنية المجال وحركة المجال، والتي ترجع إلى المجال الكهربائي العالي. تكتمل عملية انقلاب الاستقطاب من خلال حركة جدران المجال وتوليد وحركة جدران المجال الجديدة. يرتبط هيكل المجال ارتباطًا وثيقًا بالبنية المجهرية بعد التلبيد مثل حجم الحبوب وحدود الحبوب وما إلى ذلك. عندما يكون حجم الحبوب صغيرًا. عندما يكون حجم جدار المجال مشابهًا، سيتم إعاقة تطوير هيكل المجال الكهروضوئي وحركة جدار المجال. على وجه التحديد، مع زيادة حجم الحبوب، يتناقص جزء حجم حدود الحبوب، ويتناقص الاقتران بين حدود الحبوب وجدار المجال. يكون اتجاه المجال أكثر صعوبة، ويتم قمع حركة جدار المجال بشدة، وبالتالي فإن الاستقطاب المتبقي وثابت العزل الكهربائي يزداد مع زيادة حجم الحبوب، وتقل شدة المجال القسري. سمك وخصائص حدود الحبوب لها أيضًا تأثير على بنية المجال. تعتبر حدود الحبوب مناسبة لتطوير المجال عبر حدود الحبوب وتحسن الكهرباء الضغطية للمنتج.