Pietsosähköinen keraaminen mekaaninen laatutekijä Qm ja sen lämpötilastabiilisuus

Mekaaninen laatutekijä Qm kuvaa energiaa, jonka pietsosähköinen kappale kuluttaa sisäisen kitkan voittamiseksi resonanssin aikana. Se määritellään seuraavasti: Qm = 2π . Täryttimeen resonanssin aikana varastoitunut mekaaninen energia resonoi vibraattorin mekaanisen häviön energiaa viikossa. Kertoimen Qm arvo kuvastaa pietsosähköisen materiaalin mekaanista häviötä. Mitä pienempi mekaaninen häviö, sitä suurempi Qm-arvo. Laskettaessa materiaalin Qm-arvoa käytetään seuraavaa likimääräistä kaavaa pietsosähköisen vibraattorin ekvivalenttipiirikaaviolle:
Qm = 1/ 4π( C0 + C1) R1Δf ,

Missä C0 on yksikön staattinen kapasitanssi pietsokeraaminen kvartsisauva , R1 on vibraattorin resonanssin ekvivalenttiresistanssi, C1 on vibraattorin dynaaminen kapasitanssi ja Δf on vibraattorin resonanssitaajuuden fr ja antiresonanssitaajuuden fa välinen ero. Yleensä käytetään siirtolinjamenetelmää. Δf, R1 jne. saadaan, ja sitten lasketaan Qm. Termodynaamisesta vapaan energian funktiosta käsitellään Qm-arvon fysikaalista lähdettä ja johdetaan kaava: ja Q-1m:n arvo varmistetaan kokeellisesti olevan verrannollinen dielektriseen häviöön. Lisäksi tämän perusteella tehtävässä kokeessa Qm-arvo ilmaistaan kvantitatiivisesti tilavarauksen määrän ja tilavuusresistiivisuuden funktiona ja saadaan empiirinen kaava: Qm = (800 lgρ - 7 500) { ( Ps - Pi) / Ps - 0. 2} + 250. Missä polarisaatio, P on materiaalin bulkρ resistanssi arvo, ja Pi on polarisaatioarvo, joka on määritetty hystereesisilmukalla, joka saadaan välittömästi vaihtosähkökentän käyttöönoton jälkeen, ( Ps - Pi) / Ps on ekvivalentti ja tilavarauksen määrä. Kun ( Ps - Pi) / Ps ≥0. 2 , ρ ≥109Ω·cm, se on hyvin sopusoinnussa koetulosten kanssa. Sekä teoreettisesti että kokeellisesti on suoritettu Qm:n olemus ja karakterisointi. Syvällinen keskustelu. Tämä auttaa meitä tutkimaan edelleen Qm:n kokoa ja sen lämpötilastabiilisuutta.

Mittaus Qm-arvon ja lämpötilan stabiilisuuden parantamiseksi

Dopingin modifikaatio
Sen lisäksi, että binääri-, kolmi- ja kvaternaaristen järjestelmien suhdetta muutetaan, Qm-arvo PZT-materiaalin pietsokeraaminen kiekkoa voidaan parantaa jossain määrin, ja materiaalin pääkomponentin seostus voi edelleen parantaa materiaalin ominaisuuksia, mukaan lukien Qm-arvon suuruus- ja lämpötilastabiilisuus. Tutkittaessa kovien PZT-materiaalien pietsosähköisiä ominaisuuksia mangaaniseostuksella havaittiin, että Mn voi säätää Qm-arvoa Mn:n valenssin muutoksen vuoksi. Lisäksi kvaternaarisessa järjestelmässä Pb ( Mg1/ 3Nb2/ 3) (Mn1/ 3Nb2/ 3) TiZrO3 pietsosähköiseen materiaaliin seostetaan tietty määrä CeO2:ta, ja Qm:n suurin suhteellinen poikkeama voidaan saada välillä -20-55 °C (suhteessa Qm-arvoon 25 °C) | δ( Qm) m | laskee 42 prosentista 33 prosenttiin; tietyn formulaation suurin suhteellinen offset on lähes muuttumaton, kun Sr on seostettu. Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3) O3-materiaalien seostus Sn parantaa Qm:n matalan lämpötilan stabiilisuutta. Dopingille on kaksi argumenttia, jotka selittävät Qm:n lämpötilastabiilisuuden. Sanotaan, että pietsosähköisten materiaalien sähköisten ominaisuuksien heikkeneminen johtuu usein materiaalin sisällä olevista mikrohalkeamista. Kasvun aiheuttama. Sen jälkeen kun seostus pääsee kidehilaan, syntyy sisäistä puristusjännitystä, joka estää jossain määrin mikrohalkeamien kasvua. Materiaalin resonanssivastuksen kasvun välttämiseksi ja Qm:n lämpötilastabiilisuuden varmistamiseksi. Toinen tapa sanoa, että dopingvaihtomateriaalin rakenne sisältää raekoon, raerajatilan, hilavakion, tiheyden jne., mikä johtaa makroskooppisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin. parantaen siten Qm-arvon lämpötilavaihtelua. Yleensä lisätään kovia lisäaineita, kuten Eu, Yb, Al2O3, MgO jne. Qm-arvon kasvattamiseksi; kun lisäät pehmeitä lisäaineita, kuten Nb2O5, La2O3, Ta2O5 jne., alentaa Qm-arvoa, ja Qm-arvon lämpötilan pysyvyys on parempi kuin kova doping.

Prosessin optimointi
Pietsokeraamisten materiaalien valmistusprosessi, erityisesti jauheiden valmistus, kalsinointi, sintraus ja keinotekoinen polarisointi, vaikuttaa suoraan näytteiden tiheyteen, raekokoon ja pietsosähköisiin ominaisuuksiin. Tällä hetkellä Qm:n lämpötilastabiilisuus on parantunut valmistusprosessista. On tiettyjä vaikeuksia, mutta Qm:n kokoa säädetään valmisteluprosessista. Monet tutkijat ovat olleet mukana. Esimerkiksi Cr3 + ioniseostettu Pb (Mn1/ 3Nb2 / 3) TiZrO3 keramiikka on erittäin herkkä sintrauslämpötilalle. Kun sintrauslämpötilaa nostetaan, pietsosähköiset ominaisuudet kovettuvat. Siksi Qm-arvoa voidaan säätää joustavasti muuttamalla sintrauslämpötilaa. Kawasaki vertaa dopingia tavanomaiseen jauhevalmistukseen lämpöinjektiodopingilla. On keskusteltu siitä, että jotkin epäpuhtausionit, kuten Fe3+, lisäävät Qm-arvoa lämpöinjektiomenetelmällä, kun taas jotkut ionit, kuten Cr3+, vähentävät Qm-arvoa. Prosessi on optimoitu valmistamaan keraaminen materiaali erinomaisella suorituskyvyllä, mikä tarkoittaa Qm-arvon säätämistä.

Teoreettisesti tutkitaan materiaalisuhdetta ja dopingmuunnoksia. Käytännössä prosessin parannus on säätää pietsosähköisen keraamisen materiaalin Qm-arvoa ja parantaa lämpötilan stabiilisuutta, jotta pietsosähköistä keraamista materiaalia voidaan saada laajemmin. Tehokas levitystapa.