Proces piezoelektrického keramického měničového transformátoru

Výroba a výzkum piezoelektrické keramické materiály pro vysoce výkonné piezoelektrické transformátory Ve výzkumu piezoelektrických keramických materiálů je čínský výzkum poměrně zaostalý. Podle statistik bylo v šesti letech 1997-2002 mezi více než 60 patenty publikovanými v Číně na piezoelektrickou keramiku a jejich aplikace asi 50 žádostí, z nichž pouze téměř 80 z nich. V Koreji jsou 2 položky a v Číně jsou pouze 4 položky, z nichž se očekává použití pouze jednoho na piezoelektrické transformátory. V posledních letech, ačkoli žádné jiné zahraniční společnosti nepředložily patenty na výzkum a aplikaci piezoelektrických keramických materiálů v Číně, lze je použít k výrobě piezoelektrické keramiky na bázi PZT pro vysoce výkonné piezoelektrické keramické transformátory. Lze jej použít k výrobě piezoelektrických transformátorů s výstupním výkonem nad 30W. Byl úspěšně aplikován na zářivky pro každodenní použití. Pz24 na bázi PZT společnosti Ferroperm byl také úspěšně aplikován na vysoce výkonné převodníky. I když v naší zemi některé výzkumné ústavy používají piezoelektrické materiály na bázi materiálů NEC k přípravě piezoelektrických transformátorů s výstupním výkonem pod nízkým (ale situace ve výzkumu a aplikaci piezoelektrické keramiky stále není optimistická.

Vzhledem k tomu, že vícevrstvé piezoelektrické keramické transformátory lze snadno dosáhnout miniaturizace a vysokého výkonu, někteří výzkumníci doma i v zahraničí často při výzkumu piezoelektrických transformátorů přijímají vícevrstvou strukturu. Nejjednodušší struktura vícevrstvého piezoelektrického keramického transformátoru Rosenova typu může být považována za složený a zjednodušený proces ve směru tloušťky pomocí množství jednodílných piezoelektrických keramických transformátorů růžového typu. Vstupní konec je střídavě laminován a vypalován pomocí a piezoelektrický keramický kotouč a elektrodový materiál, což nevyhnutelně zahrnuje problém společného spalování mezi piezokeramickým materiálem a elektrodovým materiálem. V současné době má mnoho piezokeramických materiálů PZT pro piezoelektrické transformátory problém s příliš vysokou teplotou (> 11000C) při výrobě vícevrstvých piezokeramických transformátorů, je nutné používat vyšší podíl elektrodových materiálů s obsahem drahých kovů. Při výrobě piezoelektrických transformátorů jsou náklady na elektrodové materiály asi 2/3 celkových nákladů. Proto, aby se snížily výrobní náklady, je piezoelektrický materiál piezoelektrického transformátoru nezbytný, ale antioxidační výkon základního kovu při vysoké teplotě je extrémně špatný. Vzhledem k jednoduchosti a hospodárnosti procesu většina výrobců piezoelektrických zařízení v Číně v současnosti používá při výrobě slinování v oxidační atmosféře. Když je teplota slinování nad 1100 °C, základní kov, jako je Ni, snadno oxiduje, což zvyšuje kontaktní odpor mezi elektrodou a keramickým materiálem a má velký negativní vliv na zařízení. V současné situaci existují dva způsoby 'rutheniové metalizace' elektrod piezoelektrického zařízení: Za prvé, za podmínky, že není ovlivněn výkon zařízení, je přiměřeně snížena teplota slinování použitého piezokeramického materiálu, čímž se sníží aktuální domácí .V široce stříbrném materiálu elektrod se používá množství piezokeramiky z drahých kovů; druhým je přijatá důkladná 'pokovení ruthenia', které se slinuje v redukční atmosféře. Realizace druhého způsobu pro současnou čínskou výrobu elektronické piezokeramiky je obtížnost velmi velká. Vzhledem k tomu, že většina současného čínského závodu na výrobu elektronické keramiky, používá se v peci kroková oxidační atmosféra. Dosažení redukčního slinování znamená podstatnou náhradu původního zařízení, což je pro výrobu elektronické piezokeramiky v Číně, která má pozdní start, zjevně neúnosné. Proto je dosažení nízkého stupně hoření jedním ze směrů výzkumu vysoce výkonných piezoelektrických transformátorových materiálů. Takový výkon stávajících bezolovnatých materiálů není uspokojivý. Přestože v oblasti piezoelektrického výzkumu je používání bezolovnatých materiálů k nahrazení stávajících materiálů PT nebo PZT budoucím trendem, jehož dosažení je v krátkodobém horizontu obtížné vzhledem k existujícím vědeckým a technologickým podmínkám. Qm a Kp čistých materiálů PZT jsou přitom dvojicí vzájemně se omezujících faktorů, jeden vysoký a druhý musí být nízký. V oblasti výzkumu vysoce výkonných piezoelektrických materiálů se proto zraky vědců nejvíce soustředí na manan lanthanitý (PMS), nimanan olovnatý (PMN), niobát olovnatý a zinečnatý (PZN) a další komponenty a PZT. Výzkum ternárních, kvartérních nebo vícerozměrných systémů. Z výše uvedených příkladů je vidět, že vysoce výkonná piezoelektrická keramika má z hlediska složení následující charakteristiky: hlavní složky výkonné piezoelektrické keramiky jsou převážně PZT a poměr Zr/Ti je blízko kvazihomfázové hranice. To je způsobeno především existencí kvazihomofázové hranice mezi uvolněným feroelektrickým komplexem a piezoelektrickým PZT. Vzhledem k existenci kvazihomogenního fázového rozhraní existuje velký prostor pro nastavení pro výběr a návrh materiálového složení a provedení. Nové výsledky výzkumu na kvazihomofázové hranici také ukazují, že C20-221: na kvazihomofázové hranici existuje monoklinická feroelektrická fáze a mezi nimi může být polární osa monoklinické feroelektrické fáze. V libovolném směru, takže v materiálu kompozice v blízkosti kvazihomofázové hranice je vychýlení domény při polarizaci snazší a piezoelektrické vlastnosti materiálu v blízkosti kvazihomfázové hranice jsou optimální. Protože Curieova teplota relaxovaného feroelektrika je relativně nízká, jako např.: Pb (Z n, /3Nb2/3), jeho Tc = 1400C, tak aby bylo zajištěno, že materiál má vyšší teplotu Tc, je obsah PZT v těchto systémech vyšší.

Prostřednictvím výše uvedené analýzy jsou k dispozici následující zásady pro výběr a návrh materiálů pro vysoce výkonné piezoelektrické keramické transformátory: