Feidhm titanáit siorcónáit luaidhe (PZT) a úsáidtear le haghaidh actuator piezoelectric

1 Réamhrá 

Áirítear le hábhair chliste ábhair braite agus ábhair tiomána. Is éard atá in ábhair aireachtála ná aicme ábhar a bhfuil feidhm braite acu do strus seachtrach nó inmheánach, brú, teas, solas, leictreachas, maighnéadas, fuinneamh radanta, agus cainníochtaí ceimiceacha. Is féidir iad a úsáid chun feistí braite éagsúla a dhéanamh; Ábhair a fhreagraíonn do dhálaí comhshaoil ​​nó athruithe inmheánacha agus a chomhlíonann gníomhartha is féidir a úsáid chun éagsúlacht feistí tiomána a dhéanamh. Is actuator piezo é an gléas cliste le feidhm tiomáint braite déanta as ábhair chliste. Tá an struchtúr cliste comhdhéanta d'ábhair agus d'fheistí. Comhtháthaíonn sé braiteadh, próiseáil comhartha, rialú agus tiomáint isteach i gcóras ábhair nó i gcóras struchtúrach. Is féidir leis an timpeallacht nó paraiméadair inmheánacha a mhothú, faisnéis a phróiseáil, orduithe a eisiúint, gníomhartha a fhorghníomhú agus a chomhlánú. a bhaint amach ar an diagnóis féin-, féin-leighis agus feidhmeanna oiriúnaitheach. Tá cur i bhfeidhm na gcóras agus na struchtúr ábhar cliste an-fhairsing, ní hamháin in airm chosanta mar eitleáin, longa cogaidh, etc., ach freisin i réimsí tábhachtacha straitéiseacha den gheilleagar náisiúnta, go háirithe i réimsí ardteicneolaíochta. Is iad na príomhábhair atá á gcomhlánú faoi láthair córais agus struchtúir ábhar cliste ná ábhair chuimhne cruth, ábhair piezoelectric (lena n-áirítear criadóireacht piezoelectric, polaiméirí piezoelectric), ábhair leictreastatacha, snáithíní optúla agus athraithigh leictri-rheolaíochta, athraithigh maighnéadairheolaíocha, agus a leithéidí. Tá úsáid na n-ábhar cliste seo, in éineacht le dearadh agus déantúsaíocht ilchodach cliste agus sofaisticiúla, as a dtagann córas agus struchtúr ábhartha atá tiomáinte, braite agus rialaithe.

Is mór-aicme ábhar iad ábhair piezoelectric i gcórais agus struchtúir ábhar cliste. Criostail tréleictreach de déanfar trasduchtóir criadóireachta piezoelectric le héifeacht piezoelectric a pholarú agus foirmeoidh sé muirear dromchla faoi ghníomhaíocht strus meicniúil. Má chuirtear criostail tréleictreach den sórt sin i réimse leictreach, cuirfidh gníomh an réimse leictrigh faoi deara díláithriú coibhneasta na n-ionad luchta dearfacha agus diúltacha taobh istigh den tréleictreach chun dífhoirmiú a chur faoi deara. . Ós rud é go bhfuil na tréithe thuas ag an ábhar piezoelectric, is féidir aonfhoirmeacht an eilimint braite piezo agus an eilimint gníomhaíochta a bhaint amach. Is féidir ábhair piezoelectric a úsáid go forleathan in ábhair agus struchtúir chliste, go háirithe le haghaidh féin-dhiagnóisiú damáiste ábhartha, féin-oiriúnú, laghdú creathadh agus rialú torainn. Áirítear ar na cineálacha ábhar piezoelectric a forbraíodh lena n-áirítear criostail aonair, polycrystalline, gloine microcrystalline, polaiméirí orgánacha, agus ábhair chomhchodacha. Ó na 1980í, le deireadh an climax na n-ábhar ceirmeach piezoelectric ó fhorbairt na córais dénártha córais thrínártha agus il-chomhpháirt, tá an taighde ar ábhair piezoelectric mall. Le forbairt go mear na heolaíochta agus na teicneolaíochta, tá forbairt agus taiscéalaíocht faoi éileamh an iarratais tar éis spreagadh nua a thabhairt do thaighde ábhair piezoelectric. In éineacht le hiarrachtaí gan staonadh oibrithe eolaíochta agus teicneolaíochta maidir le taighde bunúsach agus feabhsú próisis táirgthe, tá an cineál brú nua le deich mbliana anuas. Tá taighde na n-ábhar piezoelectric déanta ag teacht chun cinn leanúnach na n-ábhar leictreach.

2 Forbhreathnú ar ábhair piezoelectric

Sna criostail criadóireacht piezoelectric , is é an neamhshiméadracht a bhaineann le socrú na n-ian dearfacha agus diúltacha agus neamh-chomhtharlú lár an meáchanlár de luchtanna dearfacha agus diúltacha an aonaid ná nóiméad dépholach leictreach. Tá na chuimhneacháin dipole leictreacha seo ailínithe i dtreo áirithe chun bheith ina struchtúr fearainn, agus tá na fearainn neamhord ar an gcriostal. cealaíonn na héifeachtaí polaraithe a chéile, is é an polarú san ábhar ná náid, agus is gnách go mbíonn treo polaraithe an fhearainn atá polaraithe ag réimse leictreach DC sa treo céanna. Nuair a fheidhmíonn fórsa seachtrach ar an ábhar piezoelectric chun dífhoirmiúchán a chur faoi deara, tá an t-ábhar faoi cheangal dearfach agus diúltach. Éiríonn páirc an luchta níos lú, agus éiríonn an déine polaraithe níos lú freisin. Scaoiltear an muirear saor in aisce ar dtús ar an leictreoid go páirteach, agus tarlaíonn an feiniméan urscaoilte, ar a dtugtar an éifeacht piezoelectric dearfach; cuirtear réimse leictreach déine áirithe i bhfeidhm ar dhá chuaille an ábhair piezoelectric, agus ar an sliseanna go n-éiríonn an spásáil muirear dearfach agus diúltach níos mó, éiríonn an déine polaraithe níos mó freisin, agus déantar roinnt muirear saor in aisce a adsorbed ar na leictreoidí chun feiniméan muirir a chur faoi deara. Gluaiseann an muirear leictreach sa chiorcad chun fuinneamh meicniúil a aschur go seachtrach, ar a dtugtar an éifeacht inbhéartach piezoelectric.

2.3 Modh ullmhúcháin ábhar piezoelectric

Maidir le hábhair éagsúla piezoelectric, roghnaítear modh ullmhúcháin oiriúnach de réir a chur i bhfeidhm, saintréithe . Tá an modh ullmhúcháin roinnte ina mhodh céim soladach, modh céim leachtach agus modh céim gáis de réir céim na céime a tharlaíonn le linn ullmhúcháin.

2.3.1 Modh soladach céime

Nuair a ullmhaítear PZT piezo leis an modh soladach céime traidisiúnta, beidh an teocht shintéirithe níos airde ná 1200 ° C ina chúis le luaineacht PbO. Tá sé deacair an cóimheas stoichiometric a rialú, rud a fhágann go bhfuil microstructure agus airíonna leictreacha an ábhair deacair a rialú. Tá sé oiriúnach le haghaidh amhábhar, próiseas simplí agus ábhair piezoelectric. I gcás nach bhfuil na ceanglais feidhmíochta ard.

2.3.2 Modh céim leachtach

Is é ullmhú ábhair piezoelectric trí mhodh céim leachtach an modh is coitianta a úsáidtear faoi láthair, lena n-áirítear modh coprecipitation, modh sintéise hidrothermal, modh sol-ghlóthach, modh hidrealú alocsaíde agus a leithéidí. Cuireann an modh coprecipitation ar chumas shintéiriú íseal-teocht ábhar piezoelectric a fháil a bhfuil dlús níos airde aige ná an dlús teoiriciúil. Bhain an modh coprecipitation úsáid as modh róstadh ríomhchláraithe teocht 700 céim chun púdar BaT iO3 a ullmhú le méid cáithníní 60n m. Bhain na taighdeoirí sna Stáit Aontaithe úsáid as modh coprecipitation in éineacht le próiseas reoite-thriomú chun púdar PZ T nana-iarrachtaí a shintéisiú ag 800 céim. Thug shintéiriú ábhar le dlús teoiriciúil 98%. Sa staidéar, baineadh úsáid as N b2 O 5 agus T a 2 O5 mar imoibreoirí réamhtheachtaithe, agus ullmhaíodh púdair ceirmeacha KT aN b O3 trí mhodh hidrothermal agus modh tuaslagóir teirmeach. Rinneadh staidéar ar na criadóireacht piezoelectric sintéaraithe. Sroicheann an comhéifeacht cúplála 0.5, agus tá an comhéifeacht piezoelectric d 33 idir 150 ~ 450p C / N. Mar sin féin, éilíonn an modh hidrothermal teocht agus brú níos airde, agus tá an infheistíocht trealaimh mór, rud a chuireann teorainn le cur i bhfeidhm an mhodha. Is é an modh sol-ghlóthach an modh is coitianta a úsáidtear sa mhodh céim leachtach. Is féidir scannáin ardfheidhmíochta a ullmhú le sol-ghlóthach a chomhcheangal le próisis mhúnlaithe agus shintéirithe éagsúla.

2.3. 3 modh céim gáis

Tá an modh céim gáis oiriúnach chun scannáin piezoelectric nana-scála a ullmhú, go príomha taisceadh gaile fisiceach agus taisceadh gaile ceimiceach. Ina measc, is é an modh sputtering an modh is coitianta a úsáidtear. Taisceadh leictreoid bun AP t / T i ar an tsubstráit Si 2 / S i trí mhodh sputtering sprice, agus ullmhaíodh scannán PZT a bhfuil tiús de thart ar 800mm ag sputtering minicíocht raidió (RF). Is féidir le taisceadh gaile ceimiceach comhdhéanamh ceimiceach an táirge imoibrithe a rialú go beacht, agus tá sé áisiúil dope a dhéanamh, ach tá sé deacair ábhar foinse gáis oiriúnach a fháil, nach bhfuil oiriúnach le haghaidh ullmhú scannáin ar chostas íseal, mór-toirte, agus go praiticiúil úsáidtear níos lú.