सामान्य पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के पीजोइलेक्ट्रिक गुण

 

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक कृत्रिम पॉलीक्रिस्टलाइन पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री हैं। सामग्री के अंदर क्रिस्टल अनाज में कई स्वचालित रूप से ध्रुवीकृत विद्युत डोमेन होते हैं, जिनकी एक निश्चित ध्रुवीकरण दिशा होती है, ताकि एक विद्युत क्षेत्र हो। जब कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र नहीं होता है, तो विद्युत डोमेन क्रिस्टल में बेतरतीब ढंग से वितरित होते हैं, उनके संबंधित ध्रुवीकरण प्रभाव रद्द हो जाते हैं, और पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का आंतरिक ध्रुवीकरण शून्य होता है। इसलिए, मूल पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक तटस्थ हैं और उनमें पीजोइलेक्ट्रिक गुण नहीं हैं।

 

जब सिरेमिक पर एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो विद्युत डोमेन की ध्रुवीकरण दिशा घूम जाती है और बाहरी विद्युत क्षेत्र की दिशा के अनुसार व्यवस्थित हो जाती है, ताकि सामग्री ध्रुवीकृत हो जाए। बाहरी विद्युत क्षेत्र जितना मजबूत होगा, उतने ही अधिक विद्युत डोमेन बाहरी विद्युत क्षेत्र की दिशा में अधिक सटीक रूप से मुड़ेंगे। मान लें कि बाहरी विद्युत क्षेत्र की तीव्रता सामग्री के ध्रुवीकरण को संतृप्त करने के लिए काफी बड़ी है, अर्थात, जब विद्युत डोमेन की ध्रुवीकरण दिशा बाहरी विद्युत क्षेत्र की दिशा के साथ स्पष्ट रूप से सुसंगत होती है, जब बाहरी विद्युत क्षेत्र को हटा दिया जाता है, तो विद्युत डोमेन की ध्रुवीकरण दिशा मूल रूप से बदल जाती है, अर्थात, शेष ध्रुव जब ताकत बहुत अधिक होती है, तो सामग्री में पीजोइलेक्ट्रिक गुण होते हैं।

 

सामान्य अल्ट्रासोनिक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक :

(1) बेरियम टाइटेनेट (BaTiO3) पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक

इसमें उच्च पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और ढांकता हुआ स्थिरांक है, और इसकी यांत्रिक शक्ति क्वार्ट्ज जितनी अच्छी नहीं है।

 

(2) लेड जिरकोनेट टाइटेनेट Pb(Zr Ti)O3 श्रृंखला पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक (PZT)

पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांक उच्च है, और तापमान, समय और अन्य बाहरी स्थितियों के साथ विभिन्न इलेक्ट्रोमैकेनिकल मापदंडों में परिवर्तन छोटा है। लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट के आधार में एक या दो ट्रेस तत्व जोड़ने से विभिन्न गुणों के साथ PZT सामग्री प्राप्त की जा सकती है।

 

(3) Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक (PMN)

उच्च पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक के साथ, यह 700 किग्रा/सेमी2 तक के दबाव में काम करना जारी रख सकता है, और उच्च तापमान पर बल सेंसर के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

 

पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री:

पीजोइलेक्ट्रिक सेमीकंडक्टर

जिसमें जिंक सल्फाइड, कैडमियम सल्फाइड, जिंक ऑक्साइड, कैडमियम सल्फाइड शामिल हैं

इसमें पीजोइलेक्ट्रिक और सेमीकंडक्टर दोनों गुण हैं

कार्बनिक पॉलिमर पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री:

एक है उच्च आणविक बहुलक

पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीएफ2), पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), और पॉलीविनाइल फ्लोराइड के लाभ: नरम बनावट, उच्च तन्यता ताकत, और प्रभाव प्रतिरोध। दूसरा प्रकार बेरियम टाइटेनेट (BaTiO3) से डोप किया गया पॉलिमर यौगिक है।

 

 

1. सामग्री: सामग्री का पूर्व-प्रसंस्करण करें, अशुद्धियाँ और नमी हटाएँ, और फिर विभिन्न कच्चे माल का वजन करें पीज़ोसेरामिक्स डिस्क। सूत्र अनुपात के अनुसार ध्यान दें कि बड़ी सामग्री के बीच में थोड़ी मात्रा में एडिटिव्स रखे जाने चाहिए।

 

2. मिश्रण और पीसना: इसका उद्देश्य पूर्व-कैल्सीनेशन की ठोस चरण प्रतिक्रिया के लिए स्थितियां तैयार करने के लिए विभिन्न कच्चे माल को मिश्रण और पीसना है। आमतौर पर सूखी पीसने या गीली पीसने को अपनाया जाता है। ड्राई मिलिंग का उपयोग छोटे बैचों के लिए किया जा सकता है, और स्टिररिंग बॉल मिलिंग या जेट मिलिंग का उपयोग उच्च दक्षता के साथ बड़े बैचों के लिए किया जा सकता है।

 

3. प्री-फायरिंग: इसका उद्देश्य पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को संश्लेषित करने के लिए उच्च तापमान पर विभिन्न कच्चे माल की ठोस-अवस्था प्रतिक्रिया करना है। यह प्रक्रिया बहुत महत्वपूर्ण है. यह सीधे सिंटरिंग की स्थिति और अंतिम उत्पाद के प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।

 

4. माध्यमिक बारीक पीसना: इसका उद्देश्य पहले से पकाए गए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पाउडर को बारीक कंपन, मिश्रण और पीसना है, ताकि चीनी मिट्टी के समान प्रदर्शन के लिए एक ठोस आधार तैयार किया जा सके।

 

5. दानेदार बनाना: इसका उद्देश्य पाउडर को अच्छी तरलता के साथ उच्च घनत्व वाले दाने बनाना है। इस विधि को मैन्युअल रूप से किया जा सकता है लेकिन दक्षता कम है। वर्तमान प्रभावी विधि स्प्रे ग्रैन्यूलेशन का उपयोग करना है। इस प्रक्रिया में चिपकने वाले पदार्थों को शामिल करना शामिल है।

 

6. गठन: इसका उद्देश्य दानेदार सामग्री को आवश्यक पूर्वनिर्मित आकार के रिक्त स्थान में दबाना है।

 

7. प्लास्टिक डिस्चार्ज: इसका उद्देश्य दाने के दौरान जोड़े गए बाइंडर को रिक्त स्थान से हटाना है।

 

8. पोर्सिलेन में सिंटरिंग: रिक्त स्थान को सील कर दिया जाता है और उच्च तापमान पर पोर्सिलेन में सिंटर किया जाता है। यह लिंक बहुत महत्वपूर्ण है.

 

9. आकार प्रसंस्करण: जले हुए उत्पाद को आवश्यक तैयार उत्पाद के आकार में पीसना।

 

10. इलेक्ट्रोड: ऊपरी प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड को आवश्यक सिरेमिक सतह पर सेट करें। सामान्य तरीकों में सिल्वर लेयर बर्न-इन, रासायनिक जमाव और वैक्यूम कोटिंग शामिल हैं।

 

11. उच्च-वोल्टेज ध्रुवीकरण: सिरेमिक के अंदर विद्युत डोमेन को संरेखित करें, ताकि सिरेमिक में पीजोइलेक्ट्रिक गुण हों।

 

बारह। उम्र बढ़ने का परीक्षण: सिरेमिक का प्रदर्शन स्थिर होने के बाद, यह देखने के लिए विभिन्न संकेतकों की जांच करें कि अपेक्षित प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा किया गया है या नहीं।

 

तुलना में, पानी के नीचे पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर में मजबूत पीजोइलेक्ट्रिकिटी, उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक होता है, और इसे आकार में संसाधित किया जा सकता है, लेकिन कम यांत्रिक गुणवत्ता कारक, बड़े विद्युत नुकसान और खराब स्थिरता होती है, इसलिए वे उच्च-शक्ति ट्रांसड्यूसर और ब्रॉडबैंड फिल्टर और अन्य अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन उच्च आवृत्ति, उच्च स्थिरता अनुप्रयोगों के लिए आदर्श नहीं हैं। क्वार्ट्ज जैसे पीजोइलेक्ट्रिक एकल क्रिस्टल में कमजोर पीजोइलेक्ट्रिकिटी, कम ढांकता हुआ स्थिरांक और कट-प्रकार के प्रतिबंधों के कारण आकार की सीमाएं होती हैं, लेकिन उनमें उच्च स्थिरता और उच्च यांत्रिक गुणवत्ता कारक होते हैं। इन्हें ज्यादातर मानक आवृत्ति नियंत्रण, उच्च चयनात्मकता (एकाधिक यह एक उच्च आवृत्ति संकीर्ण बैंडपास है) फ़िल्टर और उच्च आवृत्ति, उच्च तापमान अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर इत्यादि के लिए ऑसिलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है।