Pietsosähköisen keraamisen muuntimen prosessi

Tuotanto ja tutkimus pietsosähköiset keraamiset materiaalit suuritehoisiin pietsosähköisiin muuntajiin Pietsosähköisten keraamisten materiaalien tutkimuksessa Kiinan tutkimus on suhteellisen taaksepäin. Tilastojen mukaan kuuden vuoden 1997-2002 aikana Kiinassa pietsosähköiselle keramiikalle ja niiden sovelluksille julkaistujen yli 60 patentin joukossa oli noin 50 hakemusta, joista vain lähes 80. Koreassa on 2 tuotetta, ja Kiinassa on vain 4 tuotetta, joista vain yhtä odotetaan hakevan pietsosähköisiin muuntajiin. Vaikka mikään muu ulkomainen yritys ei ole viime vuosina jättänyt patentteja pietsosähköisten keraamisten materiaalien tutkimuksesta ja soveltamisesta Kiinassa, niitä voidaan käyttää PZT-pohjaisen pietsosähköisen keramiikan valmistukseen suuritehoisiin pietsosähköisiin keraamisiin muuntajiin. Sitä voidaan käyttää pietsosähköisten muuntajien valmistukseen, joiden lähtöteho on yli 30 W. Sitä on menestyksekkäästi sovellettu loistelamppuihin päivittäiseen käyttöön. Ferropermin PZT-pohjaista Pz24:ää on käytetty menestyksekkäästi myös suuritehoisissa muuntimissa. Vaikka maassamme jotkut tutkimuslaitokset ovat käyttäneet NEC-materiaaleihin perustuvia pietsosähköisiä materiaaleja valmistaakseen pietsosähköisiä muuntajia, joiden lähtöteho on alhainen (mutta pietsosähköisen keramiikan tutkimuksen ja soveltamisen tilanne ei ole vieläkään optimistinen.

Koska monikerroksisia pietsosähköisiä keraamisia muuntajia on helppo saavuttaa miniatyrisoimalla ja suurella teholla, jotkut tutkijat kotimaassa ja ulkomailla ottavat usein käyttöön monikerroksisen rakenteen pietsosähköisten muuntajien tutkimuksessa. Yksinkertaisin Rosen-tyyppinen monikerroksinen pietsosähköinen keraamimuuntajarakenne voidaan pitää yhdistelmänä ja paksuussuunnassa yksinkertaistettuna prosessina useiden yksiosaisten rosen-tyyppisten pietsosähköisten keraamisten muuntajien avulla. Tulopää on vuorotellen laminoitu ja poltettu a pietsosähköinen keraaminen kiekko ja elektrodimateriaali, johon liittyy väistämättä yhteispoltto-ongelma pietsosähköisen keraamisen materiaalin ja elektrodimateriaalin välillä. Tällä hetkellä monien pietsosähköisten muuntajien pietsosähköisten muuntajien PZT-keraamisten materiaalien ongelmana on liian korkea lämpötila (> 11000C) monikerroksisten pietsosähköisten keraamisten muuntajien tuotannossa, ja on välttämätöntä käyttää korkeampaa osuutta jalometalleja sisältäviä elektrodimateriaaleja. Pietsosähköisten muuntajien tuotannossa elektrodimateriaalien kustannukset ovat noin 2/3 kokonaiskustannuksista. Siksi tuotantokustannusten vähentämiseksi pietsosähköisen muuntajan pietsosähköinen materiaali on välttämätöntä, mutta perusmetallin hapettumisenestokyky korkeassa lämpötilassa on erittäin huono. Prosessin yksinkertaisuuden ja taloudellisuuden vuoksi useimmat kiinalaiset pietsosähköisten laitteiden valmistajat käyttävät tällä hetkellä hapettavan ilmakehän sintrausta tuotannon aikana. Kun sintrauslämpötila on yli 1100°C, perusmetalli, kuten Ni, hapettuu helposti, mikä lisää elektrodin ja keraamisen materiaalin välistä kosketusvastusta ja vaikuttaa suuresti negatiivisesti laitteeseen. Nykyisessä tilanteessa pietsosähköisten laiteelektrodien 'ruteniummetallointi' on kaksi tapaa: Ensinnäkin sillä ehdolla, että laitteen suorituskyky ei vaikuta, käytetyn pietsokeraamisen materiaalin sintrauslämpötilaa alennetaan asianmukaisesti, mikä vähentää nykyistä kotimaista . Jalometallin pietsokeramiikkaa käytetään laajalti hopeaelektrodimateriaalissa; toinen on perusteellinen 'ruteenin metallointi', joka sintrataan pelkistävässä ilmakehässä. Toteuttaminen toinen tapa Kiinan nykyisen sähköisen pietsokeramiikan tuotanto, vaikeus on erittäin suuri. Koska suurin osa Kiinan nykyisestä sähköisen keramiikan tuotantolaitoksesta, vaihe-tyyppinen uunin käyttö hapettavassa ilmapiirissä. Pelkistävän sintrauksen saavuttaminen tarkoittaa alkuperäisen laitteiston merkittävää vaihtoa, mikä on ilmeisen sietämätöntä myöhään alkavalle Kiinan elektronisen pietsokeramiikan tuotannolle. Siksi matalalaatuisen palamisen saavuttaminen on yksi suuritehoisten pietsosähköisten muuntajamateriaalien tutkimussuunnista. Sellainen olemassa olevien lyijyttömien materiaalien suorituskyky ei ole tyydyttävä. Vaikka pietsosähköisen tutkimuksen alalla lyijyttömien materiaalien käyttö olemassa olevien PT- tai PZT-materiaalien korvaamiseen on tulevaisuuden trendi, ja sitä on vaikea saavuttaa lyhyellä aikavälillä nykyisten tieteellisten ja teknisten olosuhteiden vuoksi. Samaan aikaan puhtaiden PZT-materiaalien Qm ja Kp ovat toisiaan rajoittavien tekijöiden pari, joista toisen on oltava korkea ja toisen on oltava alhainen. Siksi suuritehoisten pietsosähköisten materiaalien tutkimusalueella tutkijoiden katseet keskittyvät enimmäkseen lyijylantaanimanaattiin (PMS), lyijinimanaattiin (PMN), lyijysinkkiniobaattiin (PZN) ja muihin komponentteihin sekä PZT:hen. Kolmi-, kvaternaari- tai monimuuttujajärjestelmien tutkimus. Yllä olevista esimerkeistä voidaan nähdä, että suuritehoisella pietsosähköisellä keramiikalla on seuraavat ominaisuudet koostumuksen suhteen: suuritehoisen pietsosähköisen keramiikan pääkomponentit ovat pääasiassa PZT:tä ja Zr/Ti-suhde on lähellä kvasihomofaasin rajaa. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että relaksoidun ferrosähköisen kompleksin ja PZT-pietson välillä on kvasi-homofaasiraja. Kvasihomogeenisen vaiherajan olemassaolon ansiosta materiaalin koostumuksen ja suorituskyvyn valinnassa ja suunnittelussa on suuri säätötila. Uudet tutkimustulokset kvasihomofaasirajasta osoittavat myös, että C20-221: kvasihomofaasin rajalla on monokliininen ferrosähköinen faasi, ja monokliinisen ferrosähköisen vaiheen napa-akseli voi olla niiden välissä. Mihin tahansa suuntaan, niin että koostumuksen materiaalissa lähellä kvasihomofaasirajaa domeenin taipuminen polarisaation aikana on helpompaa ja materiaalin pietsosähköiset ominaisuudet lähellä kvasihomofaasirajaa ovat optimaaliset. Koska relaksoituneiden ferrosähköisten aineiden curie-lämpötila on suhteellisen alhainen, kuten: Pb (Z n, /3Nb2/3), sen Tc = 1400C, joten materiaalin korkeamman Tc-lämpötilan varmistamiseksi PZT-pitoisuus näissä järjestelmissä on korkeampi.

Yllä olevan analyysin ansiosta seuraavat periaatteet ovat käytettävissä materiaalien valinnassa ja suunnittelussa suuritehoisiin pietsosähköisiin keraamisiin muuntajiin: