Vývoj piezoelektrických keramických materiálů

Piezoelektrická keramika je druhem polykrystalů s piezoelektrickými vlastnostmi a důležitou součástí informačně funkční piezoelektrické keramiky. Díky výhodám vysokého elektromechanického vazebního koeficientu, nízké ceně a snadné hromadné výrobě se piezoelektrická keramika široce používá v různých oblastech společenské výroby. Zejména v oborech ultrazvukové a elektronické vědy a techniky postupně zaujímala piezoelektrická keramika naprosto dominantní postavení, např. lékařské a průmyslové ultrazvukové testování, podvodní akustická detekce atd. Piezoelektrický měnič, ultrazvukový motor, zobrazovací zařízení, elektronicky řízený polychromatický filtr atd. V praktických součástech však různé aplikace vyžadují různé Materiálový parametr piezoelektrické keramiky PZT, který nutí lidi zlepšovat výkon piezoelektrické keramiky. V současnosti existují dvě hlavní metody doma i v zahraničí: jednou je dopingová modifikace, tedy dopování některých iontů nečistot; druhým je zlepšování procesu přípravy, stručně jsou shrnuty nejnovější pokroky, výzkum a aplikace piezoelektrické keramiky a její vývojový trend.        

Základní vlastnosti piezoelektrické keramiky  
        
 Nejdůležitější vlastnosti piezoelektrické keramické deskové měniče mají pozitivní piezoelektriku a inverzní piezoelektriku. Pozitivní piezoelektřina se týká polarizace způsobené relativním posunutím kladných a záporných nábojových center v některých dielektrikách působením vnějších mechanických sil, což má za následek výskyt symbolických opačných vázaných nábojů na povrchu obou konců dielektrik. Když vnější síla není příliš velká, je hustota náboje úměrná vnější síle podle vzorce a hustota povrchového náboje je piezoelektrická konstanta, což je expanzní napětí. Naopak, když je na piezoelektrické dielektrikum aplikováno vnější elektrické pole, centra kladného a záporného náboje v dielektriku nejen posunou a polarizují, ale také dielektrika vlivem posunutí deformují. Tento efekt se nazývá inverzní piezoelektrika. Když elektrické pole není příliš silné, je deformace v souladu s vnějším elektrickým polem. Sexuální vztah je piezoelektrická konstanta napětí, $ je vnější elektrické pole a napětí. Síla piezoelektrického jevu odráží stupeň vazby mezi elastickými a dielektrickými vlastnostmi krystalů, tedy stupeň vazby mezi mechanickými a elektrickými efekty, který je vyjádřen elektromechanickým vazebním koeficientem.      

 Zlepšení výkonu piezoelektrické keramiky   

S obsahem olova piezoelektrický válcový měnič je lepší než ostatní keramiky v piezoelektrických vlastnostech, teplotní stabilitě a Curieově teplotě díky zirkoničitanu-titanátu olovnatého. Jejich elektrofyzikální vlastnosti lze upravovat v širokém rozsahu změnou komponent nebo změnou vnějších podmínek, jako je ternární systém a kvartérní systém, aby vyhovovaly různým potřebám. Teplota spékání piezokeramiky je obecně vyšší, zatímco teplota těkání oxidu olovnatého je asi 1. Navíc s rozvojem technologie povrchové montáže jsou na trhu oblíbené vícevrstvé čipové kondenzátory, induktory, rezistory a další čipová zařízení pro svou vysokou účinnost, miniaturizaci a funkční integraci. Vysoká teplota slinování piezoelektrické keramiky však ztěžuje piezokeramickým materiálům a elektrodovým materiálům dosáhnout jednorázového společného spalování. Kvůli nízkoteplotnímu společnému spalování mohou být jako vnitřní elektrody použity základní kovy, jako je nikl, měď, stříbro atd. Pokud lze proces slinování zlepšit, pokud jde o snížení teploty slinování, bude mít nejen důležitou technickou a ekonomickou hodnotu v omezení, těkání, zajištění materiálového výkonu, snížení znečištění životního prostředí a prodloužení životnosti zařízení, ale bude také široce používán při primárním slinování vícevrstvých piezoelektrických keramických komponent s použitím čistého stříbra. Zároveň šetří energii. Proto se vývoj nízkoteplotní slinuté piezoelektrické keramiky stal důležitým výzkumným směrem pro vývoj vysoce výkonných, vysoce spolehlivých a levných vícevrstvých piezoelektrických keramických kompozitů. Nízkoteplotní slinovací metody v současnosti zahrnují metodu přidání kosolventu, superjemnou práškovou metodu, metodu slinování lisováním za tepla atd. Výsledky ukazují, že teplota slinování keramických prášků syntetizovaných hydrotermální metodou je nižší než u prášků bez slinovacích pomocných látek přidáním stopové plazmy do prášků. Teplota slinování prášků syntetizovaných hydrotermální metodou je nižší než u prášků připravených konvenční metodou v pevné fázi. U původní piezoelektrické keramiky na bázi piezoelektrické keramiky lze teplotu spékání keramiky výrazně snížit přidáním skla do keramiky a lze zlepšit piezoelektrické a dielektrické vlastnosti keramiky. Kromě toho si také myslí, že keramika připravená tímto způsobem má dobré piezoelektrické vlastnosti, když slinují keramiku následujícím způsobem. Bylo zjištěno, že keramika má nejlepší dielektrické a piezoelektrické vlastnosti při střední teplotě.
          
Relativní permitivita,         
Piezoelektrická deformační konstanta,        
Koeficient elektromechanické vazby,          
Faktor mechanické kvality,          
Dielektrická ztráta.