Primjena piezoelektrične keramike u tehnologiji zaslona (二)

Precizna mehanička metoda rezanja:

Precizno mehaničko rezanje uobičajena je metoda proizvodnje piezoelektričnih mikro uređaja. Koristi dijamantni rezač za rezanje bloka piezoelektričnog materijala ili debelog filma u mikrostupove i njihovo slaganje u niz za daljnje sastavljanje u uređaj. Međutim, postoje dimenzionalna ograničenja u obradi piezoelektričnih mikrouređaja mehaničkim rezanjem i teško je obraditi nizove mikrostupaca od nekoliko desetaka mikrometara ili manje. U isto vrijeme, piezoelektrična keramika općenito ima nisku čvrstoću i slabu žilavost. Sve to otežava mehaničko rezanje.

Proces oblikovanja kalupa piezoelektrični diskovi piezoelektrična keramika je uobičajena metoda za pripremu piezoelektričnih keramičkih nizova mikrostupova i trodimenzionalnih mikroelektroničkih uređaja, koji mogu probiti dimenzionalna ograničenja strojne obrade. Metoda se sastoji od koraka Si ploče, polimera ili Al 2 O 3 filma kao predloška i kombiniranja tehnika injekcijskog prešanja, elektrokemijskog taloženja, kemijskog taloženja iz pare, itd. To je priprema stupastog strukturnog materijala koji ima isti promjer pora i jednoliku orijentaciju. Tehnologija obrade je tehnologija mikrostrojne obrade koju je razvio Centar za istraživanje energije u Njemačkoj s izvorom X-zraka sinkrotronskog zračenja. Kombinira jetkanje zračenjem, elektroformiranje i mikroprešanje za proizvodnju mikrokomponenti kao što su plastika, metali i keramika. Omjer dubine i širine obrade može biti do 200 puta, što je idealan način za pripremu piezoelektričnih keramičkih aktuatora. Pripremljene su PZT kolone promjera 25 mm i visine 250 mm, ali postoje problemi poput kolapsa i nekompaktnosti PZT kolone tijekom procesa sinteriranja. Osim toga, oprema potrebna za tehnologiju je skupa i nije pogodna za promociju velikih razmjera.

Proces izrade silikonskog kalupa kombinira tehnologiju mikrostrojne obrade i tehnologiju oblikovanja materijala silicijskih pločica. Mikrostrojno obrađena silikonska pločica može se koristiti kao kalup za probijanje ograničenja mikrostrojne metode rezanja dijamantnom oštricom, a PZT stupac može se izraditi vrućim izostatičkim prešanjem u kalupu. Sinteriranje je gusto i održava uredan raspored. Proces procesa silikonskog kalupa je sloj fotoosjetljivog ljepila koji se nanosi na površinu silicijske pločice pomoću stroja za homogeniziranje, a zatim se stavlja ispod maske za izlaganje, a nakon razvijanja, na fotoosjetljivom sloju se formira pred-dizajn. Dobar uzorak. Fotoosjetljiva silikonska pločica je podvrgnuta reaktivnom ionskom jetkanju, a dio koji nije zaštićen fotorezistom je ugraviran u mikropore. Nakon što je kalup pripremljen, suspenzija PZT praha (koji sadrži vezivo) se izlije na njega, osuši, odmasti, vakuumski zatvori u stakleni omotač i podvrgne vrućem izostatičkom prešanju. Na kraju, silicijska moda se selektivno urezuje pomoću posebnog plina (XeF2) kako bi se dobio PZT niz mikrostupaca. Nakon što se dobije niz PZT mikrokolona, ​​na njega se izlije odgovarajući polimer i mjehurići se uklone vakuumiranjem. Nakon stvrdnjavanja, dvije strane okomitog PZT piezo cilindrični cijevni pretvornici se bruse sve dok PZT stupovi ukopani u polimer ne otkriju obje krajnje strane. Zatim se metalni film taloži parom na obje strane kompozita u skladu s dizajniranim uzorkom, a zatim se PZT polarizira kako bi se dobio gusti i uređeni piezoelektrični keramički pokretački niz. Ovom metodom dobiven je gusti niz piezo keramike. Mikrokolone su bile visine 90 m, duljine stranica 7 m i omjera stranica do 12 m. Više od 20 000 PZT mikrokolona dobivenih u eksperimentu nije pronašlo deformaciju, oštećenje ili kolaps jedne PZT mikrokolone. Iako se idealni niz mikrostupova može dobiti postupkom silikonskog kalupa, postupak je kompliciran, a potrošnja energije u procesu pripreme velika. U usporedbi s ovim, elektroforetsko taloženje ima prednosti jednostavnosti, praktičnosti, niske cijene i recikliranja sirovina. 

Niz mikrostupova i debeli film PZT pripremaju se postupkom elektroforetskog taloženja. Na temelju istraživanja njih dvoje, koji sažima tijek procesa elektroforetskog taloženja za pripremu PZT niza mikrokolona. Prvo, određena koncentracija Priprema se Pzt piezokeramička cijev cilindra i dodaje se koncentrirana HCl kao disperzijsko sredstvo za adsorpciju H+ na površini čestica, čime se čestice suspendiraju. Kao pozitivna i negativna elektroda korišten je grafit, a kao supstrat korišten je Pt prevučen Pt, koji je pripremljen reaktivnim ionskim jetkanjem. Silicijska pločica obložena Pt-om povezana je s negativnom elektrodom vodljivim ljepilom kako bi se osigurao potencijal supstrata i elektrode, čime se ostvaruje elektroforetsko taloženje, a PZT prah s H+ taloži se u mikropore na silicijskoj pločici. Nakon niskotemperaturnog aktivacijskog sinteriranja može se dobiti gusti niz mikrokolona. Zatim, upotrebom iste elektrode za oplatu, polarizacije i druge naknadne obrade kao kod procesa silikonskog kalupa, dobiva se niz piezoelektričnih keramičkih pokretača s izvrsnim performansama i gustim poravnanjem. Postupkom kalupljenja bez kalupa, metodom preciznog mehaničkog rezanja i tehnologijom obrade LIGA teško je ispuniti zahtjeve procesa za pripremu niza mikrokolona piezoelektričnog keramičkog aktuatora. Proces silikonskog kalupa i postupak elektroforetskog taloženja pokazuju velike prednosti, ne samo da se probijaju ograničenja veličine, već se također dobivaju izvrsne performanse i uredno raspoređeni nizovi mikrostupaca, što je vrlo prikladno za pripremu nizova piezoelektričnih keramičkih pokretača za zaslone.