Udvikling af piezoelektriske keramiske materialer

Piezoelektrisk keramik er en slags polykrystaller med piezoelektriske egenskaber og en vigtig del af informationsfunktionel piezoelektrisk keramik. Med fordelene ved høj elektromekanisk koblingskoefficient, lav pris og nem masseproduktion, er piezoelektrisk keramik blevet meget brugt i forskellige områder af social produktion. Især inden for ultralyd og elektronisk videnskab og teknologi har piezoelektrisk keramik efterhånden været i en absolut dominerende position, såsom medicinsk og industriel ultralydstestning, akustisk undervandsdetektering osv. Piezoelektrisk transducer, ultralydsmotor, displayenhed, elektronisk styret polykromatisk filter osv. Dog kræver forskellige anvendelsesmuligheder i praktiske komponenter. PZT materialeparameter for piezoelektrisk keramik, som tvinger folk til at forbedre ydeevnen af ​​piezoelektrisk keramik. På nuværende tidspunkt er der to hovedmetoder herhjemme og i udlandet: Den ene er dopingmodifikation, det vil sige doping af nogle urenhedsioner; den anden er at forbedre forberedelsesprocessen, de seneste fremskridt, forskning og anvendelse af piezoelektrisk keramik og dens udviklingstendens gennemgås kort.        

Grundlæggende egenskaber ved piezoelektrisk keramik  
        
 De vigtigste egenskaber ved piezoelektriske keramiske plader transducere er positiv piezoelektricitet og omvendt piezoelektricitet. Positiv piezoelektricitet refererer til polariseringen forårsaget af den relative forskydning af de positive og negative ladningscentre i nogle dielektrika under påvirkning af eksterne mekaniske kræfter, hvilket resulterer i fremkomsten af ​​symbolske modsat bundne ladninger på overfladen af ​​begge ender af dielektrika. Når den ydre kraft ikke er for stor, er ladningstætheden proportional med den ydre kraft, efter formlen, og overfladeladningstætheden er den piezoelektriske konstant, er ekspansionsspændingen. Tværtimod, når et eksternt elektrisk felt påføres et piezoelektrisk dielektrikum, forskydes og polariseres de positive og negative ladningscentre i dielektrikkerne ikke kun, men deformerer også dielektrikkerne på grund af forskydningen. Denne effekt kaldes omvendt piezoelektricitet. Når det elektriske felt ikke er særlig stærkt, er deformationen på linje med det eksterne elektriske felt. Det seksuelle forhold er piezoelektrisk belastningskonstant, $ er eksternt elektrisk felt og belastning. Styrken af ​​piezoelektrisk effekt afspejler koblingsgraden mellem de elastiske og dielektriske egenskaber af krystaller, det vil sige koblingsgraden mellem mekaniske og elektriske effekter, som udtrykkes ved den elektromekaniske koblingskoefficient.      

 Ydeevneforbedring af piezoelektrisk keramik   

Blyholdig piezoelektrisk cylindertransducer er overlegen i forhold til andre keramik med hensyn til piezoelektriske egenskaber, temperaturstabilitet og curie-temperatur på grund af bly zirconate-titanate. Deres elektrofysiske egenskaber kan justeres i et bredt område ved at ændre komponenter eller ændre eksterne forhold, såsom ternært system og kvartært system, for at imødekomme forskellige behov. Sintringstemperaturen for piezokeramik er generelt højere, mens fordampningstemperaturen for blyoxid er omkring 1. Derudover er flerlags chipkondensatorer, induktorer, modstande og andre chipenheder populære på markedet for deres høje effektivitet, miniaturisering og funktionelle integration med udviklingen af ​​overflademonteringsteknologi. Den høje sintringstemperatur af piezoelektrisk keramik gør det imidlertid vanskeligt for piezokeramiske materialer og elektrodematerialer at opnå engangs-samfyring. På grund af lavtemperatur samfyring kan uædle metaller som nikkel, kobber, sølv og så videre bruges som interne elektroder. Hvis sintringsprocessen kan forbedres med hensyn til at reducere sintringstemperaturen, vil den ikke kun have en vigtig teknisk og økonomisk værdi i forhold til at begrænse, fordampe, sikre materialeydelse, reducere miljøforurening og forlænge udstyrs levetid, men også blive meget brugt i den primære sintring af flerlags piezoelektriske keramiske komponenter ved brug af rent sølvniveau. Samtidig sparer det energi. Derfor er udviklingen af ​​lavtemperatursintret piezoelektrisk keramik blevet en vigtig forskningsretning for udvikling af høj ydeevne, høj pålidelighed og billige flerlags piezoelektriske keramiske kompositter. På nuværende tidspunkt omfatter lavtemperatursintringsmetoder tilsætning af cosolventmetode, superfint pulvermetode, varmpressende sintringsmetode osv. Resultaterne viser, at sintringstemperaturen for keramiske pulvere syntetiseret ved hydrotermisk metode er lavere end for pulvere uden sintringshjælpemidler ved at tilsætte sporplasma i pulverne. Sintringstemperaturen for pulvere syntetiseret ved hydrotermisk metode er lavere end for pulvere fremstillet ved konventionel faststofmetode. Den originale piezoelektriske keramik baseret på piezoelektrisk keramik er, at keramikkens sintringstemperatur kan reduceres kraftigt ved at tilføje glas til keramikken, og keramikkens piezoelektriske og dielektriske egenskaber kan forbedres. Derudover synes de også, at keramikken fremstillet ved metoden har gode piezoelektriske egenskaber, når de sintrer keramik på følgende måde. Det har vist sig, at keramik har de bedste dielektriske og piezoelektriske egenskaber ved medium temperatur.
          
Relativ permittivitet,         
Piezoelektrisk belastningskonstant,        
Den elektromekaniske koblingskoefficient,          
Den mekaniske kvalitetsfaktor,          
Dielektrisk tab.