کاربرد جدید مواد سرامیکی پیزوالکتریک

سرامیک های پیزوالکتریک بدون سرب، اگرچه سرامیک های پیزوالکتریک مبتنی بر سرب بر کاربرد در زمینه پیزوالکتریک غالب هستند. با این حال، سرامیک پیزوالکتریک پایه ماده ای است که برای بدن انسان و محیط زیست مضر است. در میان آنها، سموم به راحتی در طول پردازش و تف جوشی تبخیر می شود و به بدن و محیط زیست انسان آسیب می رساند. بنابراین، جستجوی یک ماده سرامیک پیزوالکتریک که قابل مقایسه با سرامیک پیزوالکتریک باشد و فاقد سرب باشد، به یک نیاز فوری در زمینه مواد الکترونیکی تبدیل شده است. در حال حاضر، کانون های تحقیقاتی در داخل و خارج از کشور عمدتاً بر دو دسته تمرکز دارند: حاوی بیسموت سنسور سرامیک پیزو و سرامیک پیزوالکتریک بدون سرب با ساختار پروسکایت. سرامیک پیزوالکتریک لایه ای از پروسکایت دو بعدی و لایه هایی که به طور متناوب مرتب شده اند تشکیل شده است. ساختار لایه ای ویژه آن مشخصه های زیر را تعیین می کند: ثابت دی الکتریک پایین، دمای کوری بالا، ضریب جفت الکترومکانیکی بالا، و ناهمسانگردی آشکار و مقاومت بالا. نرخ شکست دی الکتریک پایین و دمای پخت پایین. این ویژگی‌ها مشخص می‌کنند که سرامیک پیزو برای کاربردهای دمای بالا و فرکانس بالا مناسب است، بنابراین نقص عملکرد ناپایدار سرامیک‌های پیزوالکتریک تحت رزونانس توان بالا را حل می‌کند. با این حال، سرامیک های پیزوالکتریک لایه ای تانتالیوم معایب خاص خود را دارند: یکی این که میدان اجباری بسیار زیاد است، که برای قطبش مساعد نیست. دیگری فعالیت پیزوالکتریک کم و مقاومت کم است. برای غلبه بر این دو عیب، کاربرد اصلی پلاریزاسیون دمای بالا است، زیرا با افزایش دما و اصلاح دوپینگ، میدان اجباری کاهش می یابد. برای به دست آوردن امپدانس بالا، پایه دوپ می شود و چگالی نتایج هم تئوری و هم بالاتر از مقاومت است. علاوه بر این، پایه نیز دوپینگ شد که منجر به JG تا 01 A66 شد. این خواص مشخص می کند که سرامیک های پیزو تانتالیوم برای سنسورهای دمای بالا، نوسان سازها و فیلترها مناسب هستند. 

خواص سرامیک با استفاده از تف جوشی در دمای پایین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که همه نمونه ها دارای چگالی نظری AD هستند و فاز دوم تولید نمی شود. دوپینگ اندازه دانه را کاهش می دهد و رشد ناهمسانگرد را محدود می کند. در سرامیک های پیزوالکتریک بدون سرب برای سازه های پروسکایتی، دارای اندازه بزرگی برای سرامیک های پیزوالکتریک بدون سرب است و برای استفاده به عنوان درایور و دستگاهی با قدرت بالا مناسب است. با این حال، دمای کوری پایین سرامیک پیزو، میدان اجباری زیاد و چگالی نسبی کم الزامات کاربرد آن را محدود می‌کند. به تدریج استفاده از سرب و فلزات سنگین را حذف کنید. در حال حاضر تهیه آن به خصوص از نظر تراکم بسیار دشوار است. دوپینگ می تواند چگالی تف جوشی را افزایش دهد. استفاده از نانو پودر برای تولید نانو پودر با آسیاب ریز، و تهیه سرامیک پیزوالکتریک پروسکایت با چگالی نسبی با آهنگری تف جوشی، سرامیک پیزوالکتریک تیتانات سدیم استرانسیوم نیز نقطه داغی در تحقیقات سرامیک های پیزوالکتریک بدون سرب است. دارای ساختار پروسکایت. به طور مشابه، سدیم بیسموت تیتانات نیز دارای فعالیت پیزوالکتریک کم و میدان اجباری بزرگ است. در حال حاضر، میدان اجباری مواد اصلاح شده سدیم باریم تیتانات عمدتاً با افزودن تعداد زیادی از مواد ناخالص ساختار پروسکایت کاهش می یابد. سرامیک های پیزوالکتریک بسیار بهبود یافته اند و مواد برای ساخت فیلتر پیزوالکتریک و تشدید کننده های پیزوالکتریک و غیره مناسب است. از مطالب فوق می توان دریافت که آیا سرامیک های پیزوالکتریک حاوی سرب یا سرامیک های پیزوالکتریک بدون سرب عمدتاً با افزودن مواد ناخالص موجود در شرایط فعلی اصلاح می شوند. بنابراین، مواد سرامیکی پیزوالکتریک به طور کلی محلول های جامد سرامیکی پیچیده هستند. ترکیب مواد چند جزئی به پیچیدگی می افزاید. این امر مشکلات زیادی را برای آزمایش عملکرد مواد به همراه خواهد داشت. در تجزیه و تحلیل عملکرد مواد با روش های سنتی، برای به دست آوردن تأثیر تغییر شرایط خاص بر عملکرد، شرایط دیگر اغلب ثابت می شوند و تعداد زیادی آزمایش برای تجزیه و تحلیل شرایط مورد بررسی انجام می شود. اگر قرار باشد اثرات چندین شرایط دیگر تحت یک شرایط خاص بررسی شود، وضعیت پیچیده تر می شود. استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای ایجاد مدل های دقیق ریاضی برای پیش بینی دقیق عملکرد روش دقیق است! مهمتر از آن، فرمول عملکرد بهینه را می توان بودجه بندی کرد و ارزش عملی آن غیرقابل اندازه گیری است.