توسعه مواد سرامیکی پیزوالکتریک

سرامیک های پیزوالکتریک نوعی پلی کریستال با خواص پیزوالکتریک و بخش مهمی از سرامیک های پیزوالکتریک عملکردی اطلاعاتی هستند. با مزایای ضریب کوپلینگ الکترومکانیکی بالا، قیمت پایین و تولید انبوه آسان، سرامیک های پیزوالکتریک به طور گسترده در زمینه های مختلف تولید اجتماعی مورد استفاده قرار گرفته اند. به خصوص در زمینه های اولتراسوند و علم و فناوری الکترونیک، سرامیک های پیزوالکتریک به تدریج در موقعیت غالب مطلق قرار گرفته اند، مانند تست اولتراسونیک پزشکی و صنعتی، تشخیص آکوستیک زیر آب و غیره. مبدل پیزوالکتریک، موتور اولتراسونیک، دستگاه نمایشگر، فیلتر پلی کروماتیک با کنترل الکترونیکی و غیره. پارامتر مواد PZT سرامیک های پیزوالکتریک، که افراد را مجبور به بهبود عملکرد سرامیک های پیزوالکتریک می کند. در حال حاضر دو روش اصلی در داخل و خارج وجود دارد: یکی اصلاح دوپینگ، یعنی دوپینگ برخی از یون های ناخالصی. دیگری بهبود فرآیند آماده سازی است، آخرین پیشرفت ها، تحقیقات و کاربرد سرامیک های پیزوالکتریک و روند توسعه آن به طور خلاصه بررسی می شود.        

خواص اساسی سرامیک های پیزوالکتریک  
        
 مهم ترین ویژگی های مبدل های صفحات سرامیکی پیزوالکتریک دارای پیزوالکتریک مثبت و پیزوالکتریک معکوس هستند. پیزوالکتریک مثبت به قطبش ناشی از جابجایی نسبی مراکز بار مثبت و منفی در برخی دی الکتریک ها تحت تأثیر نیروهای مکانیکی خارجی اشاره دارد که منجر به ظاهر شدن بارهای کران مخالف نمادین در سطح دو سر دی الکتریک ها می شود. هنگامی که نیروی خارجی خیلی زیاد نیست، چگالی بار با نیروی خارجی متناسب است، به دنبال فرمول و چگالی بار سطحی ثابت پیزوالکتریک است، تنش انبساط است. برعکس، هنگامی که یک میدان الکتریکی خارجی به دی الکتریک پیزوالکتریک اعمال می شود، مراکز بار مثبت و منفی در دی الکتریک ها نه تنها جابجا می شوند و قطبی می شوند، بلکه به دلیل جابجایی، دی الکتریک ها را تغییر شکل می دهند. این اثر را پیزوالکتریک معکوس می نامند. هنگامی که میدان الکتریکی خیلی قوی نیست، تغییر شکل با میدان الکتریکی خارجی مطابقت دارد. رابطه جنسی ثابت فشار پیزوالکتریک است، $ میدان الکتریکی خارجی و فشار است. قدرت اثر پیزوالکتریک منعکس کننده درجه جفت بین خواص الاستیک و دی الکتریک کریستال ها است، یعنی درجه جفت شدن بین اثرات مکانیکی و الکتریکی که با ضریب جفت الکترومکانیکی بیان می شود.      

 بهبود عملکرد سرامیک های پیزوالکتریک   

حاوی سرب مبدل سیلندر پیزوالکتریک به دلیل داشتن زیرکونات-تیتانات سرب از نظر خواص پیزوالکتریک، پایداری دما و دمای کوری نسبت به سایر سرامیک ها برتری دارد. خواص الکتروفیزیکی آنها را می توان در محدوده وسیعی با تغییر اجزاء یا تغییر شرایط خارجی مانند سیستم سه تایی و سیستم چهارتایی برای رفع نیازهای مختلف تنظیم کرد. دمای تف جوشی سرامیک های پیزو به طور کلی بالاتر است، در حالی که دمای تبخیر اکسید سرب حدود 1 است. علاوه بر این، با توسعه فناوری مونتاژ سطح، خازن های تراشه چند لایه، سلف ها، مقاومت ها و سایر دستگاه های تراشه به دلیل راندمان بالا، کوچک سازی و یکپارچگی عملکردی در بازار محبوب هستند. با این حال، دمای پخت بالای سرامیک‌های پیزوالکتریک باعث می‌شود که مواد پیزو سرامیکی و مواد الکترود نتوانند به پخت همزمان یکباره دست یابند. به دلیل حرارت پایین، فلزات پایه مانند نیکل، مس، نقره و غیره می توانند به عنوان الکترود داخلی استفاده شوند. اگر بتوان فرآیند تف جوشی را از نظر کاهش دمای زینترینگ بهبود بخشید، نه تنها ارزش فنی و اقتصادی مهمی در مهار، تبخیر، اطمینان از عملکرد مواد، کاهش آلودگی محیطی و افزایش عمر تجهیزات خواهد داشت، بلکه به طور گسترده در پخت اولیه اجزای سرامیکی پیزوالکتریک چند لایه با استفاده از سطح نقره خالص استفاده می شود. در عین حال باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. بنابراین، توسعه سرامیک‌های پیزوالکتریک پخته شده با دمای پایین به یک جهت تحقیقاتی مهم برای توسعه کامپوزیت‌های سرامیکی پیزوالکتریک چند لایه با کارایی بالا، قابلیت اطمینان بالا و کم هزینه تبدیل شده است. در حال حاضر روش های تف جوشی با دمای پایین شامل افزودن روش حلال، روش پودر فوق ریز، روش تف جوشی با پرس گرم و ... می باشد که نتایج نشان می دهد که دمای تف جوشی پودرهای سرامیکی سنتز شده به روش هیدروترمال نسبت به پودرهای بدون کمک تف جوشی با افزودن پلاسمای کمیاب به پودرها کمتر است. دمای تف جوشی پودرهای سنتز شده به روش هیدروترمال کمتر از پودرهای تهیه شده به روش حالت جامد معمولی است. سرامیک های پیزوالکتریک اصلی مبتنی بر سرامیک های پیزوالکتریک هستند که دمای تف جوشی سرامیک ها را می توان با افزودن شیشه به سرامیک ها تا حد زیادی کاهش داد و خواص پیزوالکتریک و دی الکتریک سرامیک ها را می توان بهبود بخشید. علاوه بر این، آنها همچنین فکر می کنند که سرامیک های تهیه شده با این روش دارای خواص پیزوالکتریک خوبی هستند که سرامیک ها را به روش زیر پخت می کنند. مشخص شده است که سرامیک ها در دمای متوسط ​​بهترین خواص دی الکتریک و پیزوالکتریک را دارند.
          
گذردهی نسبی،         
ثابت کرنش پیزوالکتریک،        
ضریب جفت الکترومکانیکی،          
ضریب کیفیت مکانیکی،          
تلفات دی الکتریک.