Yleisen pietsosähköisen keramiikan ja pietsosähköisten materiaalien pietsosähköiset ominaisuudet

 

Pietsosähköinen keramiikka ovat keinotekoisia monikiteisiä pietsosähköisiä materiaaleja. Materiaalin sisällä olevissa kiderakeissa on monia spontaanisti polarisoituneita sähköalueita, joilla on tietty polarisaatiosuunta, jolloin syntyy sähkökenttä. Kun ulkoista sähkökenttää ei ole, sähköalueet jakautuvat satunnaisesti kiteeseen, niiden vastaavat polarisaatiovaikutukset kumoutuvat ja pietsosähköisen keramiikan sisäinen polarisaatio on nolla. Siksi alkuperäinen pietsosähköinen keramiikka on neutraali, eikä sillä ole pietsosähköisiä ominaisuuksia.

 

Kun keramiikkaan kohdistetaan ulkoinen sähkökenttä, sähköalueiden polarisaatiosuuntaa kierretään ja se pyrkii järjestymään ulkoisen sähkökentän suunnan mukaan siten, että materiaali polarisoituu. Mitä voimakkaampi ulkoinen sähkökenttä on, sitä enemmän sähköalueita on käännetty tarkemmin ulkoisen sähkökentän suuntaan. Olkoon ulkoisen sähkökentän intensiteetti riittävän suuri kyllästämään materiaalin polarisaation, eli kun sähköalueen polarisaatiosuunta on siististi yhdenmukainen ulkoisen sähkökentän suunnan kanssa, kun ulkoinen sähkökenttä poistetaan, sähköalueen polarisaatiosuunta muuttuu periaatteessa, eli jäljellä oleva napa Kun lujuus on erittäin korkea, materiaalilla on pietsosähköisiä ominaisuuksia.

 

Yleistä ultraäänipietsosähköinen keramiikka :

(1) Bariumtitanaatti (BaTiO3) pietsosähköinen keramiikka

Sillä on korkea pietsosähköinen kerroin ja dielektrisyysvakio, ja sen mekaaninen lujuus ei ole yhtä hyvä kuin kvartsilla.

 

(2) Lyijyzirkonaattititanaatti Pb(Zr Ti)O3-sarjan pietsosähköinen keramiikka (PZT)

Pietsosähköinen kerroin on korkea, ja erilaisten sähkömekaanisten parametrien muutokset lämpötilan, ajan ja muiden ulkoisten olosuhteiden kanssa ovat pieniä. Lisäämällä yksi tai kaksi hivenainetta lyijysirkonaattititanaattipohjaan voidaan saada PZT-materiaaleja, joilla on erilaiset ominaisuudet.

 

(3) Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 pietsosähköinen keramiikka (PMN)

Korkean pietsosähköisen kertoimen ansiosta se voi jatkaa toimintaansa paineessa jopa 700 kg/cm2, ja sitä voidaan käyttää voima-anturina korkeassa lämpötilassa.

 

Pietsosähköinen materiaali:

Pietsosähköinen puolijohde

Sisältää sinkkisulfidin, kadmiumsulfidin, sinkkioksidin, kadmiumsulfidin

Sillä on sekä pietsosähköisiä että puolijohdeominaisuuksia

Orgaaniset polymeeripietsosähköiset materiaalit:

Yksi on suurimolekyylinen polymeeri

Polyvinylideenifluoridin (PVF2), polyvinyylikloridin (PVC) ja polyvinyylifluoridin edut: pehmeä rakenne, korkea vetolujuus ja iskunkestävyys. Toinen tyyppi on bariumtitanaatilla seostettu polymeeriyhdiste (BaTiO3)

 

 

1. Ainesosat: Suorita materiaalien esikäsittely, poista epäpuhtaudet ja kosteus ja punnitse sitten erilaiset raaka-aineet pietsokeramiikkalevy kaavan suhteen mukaan. Huomaa, että pieni määrä lisäaineita tulee laittaa suurten ainesosien keskelle.

 

2. Sekoitus ja jauhaminen: Tarkoituksena on sekoittaa ja jauhaa erilaisia ​​raaka-aineita olosuhteiden valmistamiseksi esikalsinoinnin kiinteän faasin reaktiolle. Yleensä käytetään kuivahiontaa tai märkähiontaa. Kuivajyrsintä voidaan käyttää pienissä erissä, ja sekoituskuulajyrsintä tai suihkujyrsintä voidaan käyttää suurissa erissä korkealla hyötysuhteella.

 

3. Esipoltto: Tarkoituksena on suorittaa erilaisten raaka-aineiden solid-state-reaktio korkeassa lämpötilassa pietsosähköisen keramiikan syntetisoimiseksi. Tämä prosessi on erittäin tärkeä. Se vaikuttaa suoraan sintrausolosuhteisiin ja lopputuotteen suorituskykyyn.

 

4. Toissijainen hienohionta: Tarkoituksena on täryttää, sekoittaa ja jauhaa esipoltettu pietsosähköinen keraamijauhe hienoksi, jotta saadaan vankka perusta posliinin tasaiselle suorituskyvylle.

 

5. Rakeistus: Tarkoituksena on tehdä jauheesta korkeatiheyksisiä rakeita, joilla on hyvä juoksevuus. Menetelmä voidaan suorittaa manuaalisesti, mutta tehokkuus on alhainen. Nykyinen tehokas menetelmä on käyttää ruiskurakeistusta. Tämä prosessi sisältää liimojen lisäämisen.

 

6. Muovaus: Tarkoituksena on puristaa rakeinen materiaali vaaditun esivalmistetun kokoiseksi aihioksi.

 

7. Muovipurkaus: tarkoituksena on poistaa rakeistamisen aikana lisätty sideaine aihiosta.

 

8. Sintraus posliiniksi: Aihio suljetaan ja sintrataan posliiniksi korkeassa lämpötilassa. Tämä linkki on erittäin tärkeä.

 

9. Muotokäsittely: Poltetun tuotteen jauhaminen haluttuun lopputuotteen kokoon.

 

10. Elektrodi: Aseta ylempi johtava elektrodi halutulle keraamiselle pinnalle. Yleisiä menetelmiä ovat hopeakerroksen poltto, kemiallinen pinnoitus ja tyhjiöpinnoitus.

 

11. Korkeajännitepolarisaatio: aseta keramiikan sisällä olevat sähköalueet kohdakkain, jotta keramiikalla on pietsosähköisiä ominaisuuksia.

 

Kaksitoista. Vanhenemistesti: Kun keramiikan suorituskyky on vakaa, tarkista eri indikaattoreista, ovatko odotetut suorituskykyvaatimukset täyttyneet.

 

Vertailun vuoksi Vedenalaisilla pietsosähköisillä keraamisilla muuntimilla on vahva pietsosähköisyys, korkea dielektrisyysvakio, ja niitä voidaan käsitellä muotoihin, mutta niillä on alhaiset mekaaniset laatutekijät, suuret sähköhäviöt ja huono vakaus, joten ne soveltuvat suuritehoisiin muuntimiin ja laajakaistasuodattimiin ja muihin sovelluksiin, mutta eivät ihanteellisia korkeataajuisiin, erittäin vakaisiin sovelluksiin. Pietsosähköisillä yksittäiskiteillä, kuten kvartsilla, on heikko pietsosähköisyys, alhainen dielektrisyysvakio ja kokorajoitukset leikkaustyypin rajoituksista, mutta niillä on korkea stabiilius ja korkeat mekaaniset laatutekijät. Niitä käytetään enimmäkseen oskillaattorina vakiotaajuuden ohjaukseen, korkean selektiivisyyden (multiple Se on korkeataajuinen kapeakaistainen) suodatin ja korkeataajuinen, korkean lämpötilan ultraäänianturi jne.