पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर ट्रांसफार्मर की प्रक्रिया

का उत्पादन एवं अनुसंधान उच्च-शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री के अनुसंधान में, चीन का अनुसंधान अपेक्षाकृत पिछड़ा हुआ है। आंकड़ों के अनुसार, 1997-2002 के छह वर्षों में, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और उनके अनुप्रयोगों के लिए चीन में प्रकाशित 60 से अधिक पेटेंटों में से लगभग 50 आवेदन थे, जिनमें से लगभग 80 ही थे। कोरिया में 2 आइटम हैं, और चीन में केवल 4 आइटम हैं, जिनमें से केवल एक को पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर पर लागू किए जाने की उम्मीद है। हाल के वर्षों में, हालांकि किसी भी अन्य विदेशी कंपनी ने चीन में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्रियों के अनुसंधान और अनुप्रयोग पर पेटेंट प्रस्तुत नहीं किया है, उनका उपयोग उच्च शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के लिए पीजेडटी-आधारित पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के निर्माण के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग 30W से अधिक आउटपुट पावर वाले पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के निर्माण के लिए किया जा सकता है। इसे दैनिक उपयोग के लिए फ्लोरोसेंट लैंप पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है। फेरोपर्म के PZT-आधारित Pz24 को उच्च-शक्ति ट्रांसड्यूसर पर भी सफलतापूर्वक लागू किया गया है। हालाँकि हमारे देश में, कुछ शोध संस्थानों ने कम आउटपुट पावर वाले पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर तैयार करने के लिए एनईसी सामग्रियों पर आधारित पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग किया है (लेकिन पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अनुसंधान और अनुप्रयोग की स्थिति अभी भी आशावादी नहीं है)।

चूंकि मल्टी-लेयर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर लघुकरण और उच्च बिजली उत्पादन प्राप्त करना आसान है, इसलिए देश और विदेश में कुछ शोधकर्ता अक्सर पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के अनुसंधान में मल्टी-लेयर संरचना को अपनाते हैं। सबसे सरल रोसेन-प्रकार मल्टीलेयर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर संरचना को सिंगल-पीस रोसेन-प्रकार पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर की बहुलता द्वारा मोटाई दिशा में समग्र और सरलीकृत प्रक्रिया के रूप में माना जा सकता है। इनपुट सिरे को बारी-बारी से लेमिनेट किया जाता है और ए द्वारा फायर किया जाता है पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक डिस्क और एक इलेक्ट्रोड सामग्री, जिसमें अनिवार्य रूप से पीजो सिरेमिक सामग्री और इलेक्ट्रोड सामग्री के बीच सह-फायरिंग समस्या शामिल होती है। वर्तमान में, पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के लिए कई पीजेडटी पीजो सिरेमिक सामग्रियों में मल्टीलेयर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के उत्पादन में अत्यधिक उच्च तापमान (> 11000C) की समस्या होती है, इसलिए कीमती धातुओं वाले इलेक्ट्रोड सामग्री के उच्च अनुपात का उपयोग करना आवश्यक है। पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के उत्पादन में, इलेक्ट्रोड सामग्री की लागत कुल लागत का लगभग 2/3 होती है। इसलिए, उत्पादन लागत को कम करने के लिए, पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर की पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री अनिवार्य है, लेकिन उच्च तापमान के तहत बेस मेटल का एंटी-ऑक्सीकरण प्रदर्शन बेहद खराब है। प्रक्रिया की सरलता और मितव्ययिता के कारण, चीन में अधिकांश पीजोइलेक्ट्रिक उपकरण निर्माता वर्तमान में उत्पादन के दौरान ऑक्सीकरण वातावरण सिंटरिंग का उपयोग करते हैं। जब सिंटरिंग तापमान 1100°C से ऊपर होता है, तो नी जैसी आधार धातु आसानी से ऑक्सीकृत हो जाती है, जिससे इलेक्ट्रोड और सिरेमिक सामग्री के बीच संपर्क प्रतिरोध बढ़ जाता है और डिवाइस पर बहुत नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। वर्तमान स्थिति में, पीजोइलेक्ट्रिक डिवाइस इलेक्ट्रोड के 'रूथेनियम धातुकरण' के दो तरीके हैं: सबसे पहले, इस शर्त के तहत कि डिवाइस का प्रदर्शन प्रभावित नहीं होता है, उपयोग की जाने वाली पीजो सिरेमिक सामग्री का सिंटरिंग तापमान उचित रूप से कम हो जाता है, जिससे वर्तमान घरेलू कम हो जाता है। कीमती धातु पीजो सिरेमिक की मात्रा का उपयोग व्यापक रूप से सिल्वर इलेक्ट्रोड सामग्री में किया जाता है; दूसरा संपूर्ण 'रूथेनियम धातुकरण' अपनाया गया है, जिसे कम करने वाले वातावरण में सिंटर किया जाता है। चीन के वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक पीजो सिरेमिक उत्पादन के लिए दूसरे तरीके की प्राप्ति में कठिनाई बहुत बड़ी है। क्योंकि चीन के अधिकांश वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक सिरेमिक उत्पादन संयंत्र, चरण-प्रकार भट्ठी ऑक्सीकरण वातावरण का उपयोग करते हैं। रिडक्टिव सिंटरिंग हासिल करने का मतलब मूल उपकरण का पर्याप्त प्रतिस्थापन है, जो चीन में इलेक्ट्रॉनिक पीजो सिरेमिक उत्पादन के लिए स्पष्ट रूप से असहनीय है, जो देर से शुरू हुआ है। इसलिए, निम्न-श्रेणी का दहन प्राप्त करना उच्च-शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर सामग्रियों के अनुसंधान दिशाओं में से एक है। मौजूदा सीसा रहित सामग्रियों का ऐसा प्रदर्शन संतोषजनक नहीं है। हालांकि पीजोइलेक्ट्रिक अनुसंधान के क्षेत्र में, मौजूदा पीटी या पीजेडटी सामग्रियों को बदलने के लिए सीसा रहित सामग्रियों का उपयोग भविष्य की प्रवृत्ति है, और मौजूदा वैज्ञानिक और तकनीकी स्थितियों के कारण अल्पावधि में इसे हासिल करना मुश्किल है। साथ ही, शुद्ध पीजेडटी सामग्रियों के क्यूएम और केपी पारस्परिक रूप से प्रतिबंधात्मक कारकों की एक जोड़ी हैं, एक उच्च और दूसरा कम होना चाहिए। इसलिए, उच्च-शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के अनुसंधान क्षेत्र में, शोधकर्ताओं की नजरें ज्यादातर लेड लैंथेनम मानेट (पीएमएस), लेड निमानेट (पीएमएन), लेड जिंक नाइओबेट (पीजेडएन) और अन्य घटकों और पीजेडटी पर केंद्रित हैं। टर्नरी, क्वाटरनेरी या मल्टीवेरिएट सिस्टम पर शोध। उपरोक्त उदाहरणों से, यह देखा जा सकता है कि उच्च-शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में संरचना के संदर्भ में निम्नलिखित विशेषताएं हैं: उच्च-शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के मुख्य घटक मुख्य रूप से PZT हैं, और Zr/Ti अनुपात अर्ध-होमोफ़ेज़ सीमा के पास है। यह मुख्य रूप से रिलैक्स्ड फेरोइलेक्ट्रिक कॉम्प्लेक्स और पीजेडटी पीजो के बीच अर्ध-होमोफ़ेज़ सीमा के अस्तित्व के कारण है। अर्ध-सजातीय चरण सीमा के अस्तित्व के कारण, सामग्री संरचना और प्रदर्शन के चयन और डिजाइन के लिए एक बड़ा समायोजन स्थान है। अर्ध-होमोफ़ेज़ सीमा पर नए शोध परिणाम यह भी दिखाते हैं कि C20-221: अर्ध-होमोफ़ेज़ सीमा पर एक मोनोक्लिनिक फेरोइलेक्ट्रिक चरण मौजूद है, और मोनोक्लिनिक फेरोइलेक्ट्रिक चरण का ध्रुवीय अक्ष उनके बीच हो सकता है। किसी भी दिशा में, ताकि अर्ध-होमोफ़ेज़ सीमा के पास संरचना की सामग्री में, ध्रुवीकरण के दौरान डोमेन का विक्षेपण आसान हो, और अर्ध-होमोफ़ेज़ सीमा के पास सामग्री के पीजोइलेक्ट्रिक गुण इष्टतम हों। चूँकि रिलैक्स्ड फेरोइलेक्ट्रिक्स का क्यूरी तापमान अपेक्षाकृत कम होता है, जैसे: Pb (Z n, /3Nb2/3), इसका Tc = 1400C, इसलिए यह सुनिश्चित करने के लिए कि सामग्री में उच्च Tc तापमान है, इन प्रणालियों में PZT सामग्री अधिक है।

उपरोक्त विश्लेषण के माध्यम से, उच्च-शक्ति पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के लिए सामग्री के चयन और डिजाइन के लिए निम्नलिखित सिद्धांत उपलब्ध हैं: