مشکلات پودر سرامیک پیزوالکتریک PZT (1)

بازدید: 3 نویسنده: ویرایشگر سایت زمان انتشار: 1397/10/23 منبع: سایت

پرس و جو کنید

سرامیک های پیزوالکتریک PZT از دهه 1960 به دلیل دمای کوری بالا، پیزوالکتریک قوی، اصلاح آسان دوپینگ و پایداری خوب مورد توجه و تحقیقات قرار گرفته اند. در زمینه سرامیک پیزوالکتریک. از نظر فرآیند تهیه سرامیک پیزوالکتریک PZT، سنتز پودر PZT و تف جوشی متراکم بیشترین تأثیر را بر کیفیت محصولات PZT دارد. پودر PZT دارای مزایای اندازه ذرات ریز، سطح ویژه بزرگ و واکنش پذیری بالا است. این می تواند دمای پخت، تبخیر سرب را کاهش دهد، که استوکیومتری دقیق را تضمین می کند و عملکرد محصولات PZT را بهبود می بخشد. بنابراین، تهیه پودر PZT بسیار ریز به سرامیک پیزوالکتریک PZT تبدیل شده است که تمرکز تحقیقات است.

در سال های اخیر، روش های جدید بسیاری برای تحقیق در مورد تهیه PZT بسیار ریز توسعه یافته است مواد پیزو سرامیک . روش فاز جامد علاوه بر روش فاز جامد معمولی شامل روش تابش امواج مایکروویو، روش شیمیایی مکانیکی، روش تف جوشی واکنشی و موارد مشابه می باشد. روش فاز مایع دارای مزایای دمای سنتز پایین، تجهیزات ساده، عملیات آسان، هزینه کم و ... می باشد که برای تهیه پودر PZT از جمله روش سل-ژل، روش هیدروترمال، روش بارش و مانند آن استفاده شده است. با این حال، هنوز کاستی های زیادی در تهیه و عملکرد سرامیک های پیزوالکتریک PZT وجود دارد، از جمله تجمع پودر، استوکیومتری و پیری آسان خواص محصول. تجمع پودری: که عموماً شامل آگلومراسیون نرم و آگلومراسیون سخت است. تراکم نرم به دلیل افزایش و تعامل نیروی واندروالس، جاذبه الکترواستاتیکی و نیروی مویرگی بین ذرات با کاهش اندازه ذرات است. تراکم سخت به دلیل پیوند هیدروژنی بین گروه های OH با پیوند شیمیایی است [2OH H2O(g) + O2-] یک پیوند اکسیژن پلی را تشکیل می دهد و یک پیوند اکسیژن پلی بین ذرات یک برهمکنش را تشکیل می دهد. مشکل تراکم مهمترین عامل در عملکرد فوق ریز پودر سرامیک Pzt نیز بر کیفیت محصولات PZT تاثیر زیادی دارد. این به این دلیل است که ماده PZT یک ماده کاربردی است. مواد اولیه مورد نیاز برای پودر مصنوعی عبارتند از: خلوص بالا، فوق ریز، توزیع یکنواخت ذرات، پراکندگی خوب، استوکیومتری دقیق و دوپینگ یکنواخت. علاوه بر این، وقوع تجمع. سنتز پودر PZT منجر به کاهش چگالی ظاهری و مورفولوژی ناهموار می‌شود و تعداد زیادی منافذ را ایجاد می‌کند که منجر به ریزساختار ناهموار می‌شود که به‌طور جدی بر خواص پیزوالکتریک و ترموالکتریک محصولات کم PZT تأثیر می‌گذارد. بنابراین، کاهش یا اجتناب از تجمع در سنتز پودر بسیار ریز PZT یک پیش نیاز برای تهیه سرامیک پیزوالکتریک PZT با کارایی بالا است.

تراکم در تهیه مبدل های پیزو پلاریزه اولتراسونیک شامل دو شکل تراکم نرم و سخت است. مکانیسم تجمع نیز برای روش های مختلف آماده سازی پودر متفاوت است. سنتز فاز جامد سنتی پودر PZT با آسیاب توپی مکرر و دمای کلسیناسیون بالا مشخص می شود. آسیاب گلوله ای مکرر نه تنها ناخالصی ها را وارد می کند، بلکه سنگ زنی بیش از حد نیز منجر به تشکیل تجمع می شود. به خصوص روش مکانیک شیمیایی توسعه یافته در سال های اخیر عمدتا با استفاده از انرژی مکانیکی تکمیل شده است. دمای کلسینه بالا نیز ممکن است باعث تجمع پودر شود. پودر PZT با روش فاز مایع سنتز می شود و ذرات فاز جامد در فاز مایع به طور کلی تحت هسته سازی، رشد، ادغام، تجمع و مانند آن قرار می گیرند. بنابراین، ساختار آگلومره آن ممکن است در موارد زیر تشکیل شود: ابتدا ذرات فاز جامد در فاز مایع تشکیل می شوند. به دلیل عمل قهوه ای، ذرات به هم نزدیک هستند. هنگامی که انرژی جنبشی بین ذرات بزرگتر از سد تشکیل دهنده آگلومره ها باشد، ذرات تحت عمل حرکت قهوه ای آگلومره می شوند. دومی در فرآیند جداسازی جامد از مایع است. حذف فاز مایع باعث می شود که ذرات فاز جامد به دلیل کشش سطحی به یکدیگر نزدیک شوند. به طور خاص، پودر دیسک های پیزوالکتریک سفارشی pzt با استفاده از آب به عنوان حلال سنتز می شود و مقدار کمی آبی که بین ذرات باقی می ماند، ذرات و ذرات را با پیوند هیدروژنی محکم می کند. علاوه بر این، پیش ساز پودر PZT تهیه شده به طور کلی در دمای 500-700 درجه سانتیگراد کلسینه می شود که همچنین ممکن است باعث تجمع پودر شود و همچنین ممکن است باعث تشدید تشکیل ساختارهای آگلومره به دلیل تف جوشی موضعی شود. مشاهده می شود که تهیه پودر PZT به روش هم رسوبی، هم رسوبی، رشد دانه تا رسوب، خشک کردن و تکلیس کردن هر بخش ممکن است منجر به رشد ذرات و تشکیل آگلومراها شود. با توجه به تشکیل تجمع، کاهش یا جلوگیری از رشد و تجمع ذرات در تهیه پودر فوق ریز PZT از جنبه های زیر قابل بررسی است: