Piezoelektrična svojstva uobičajenih piezoelektričnih keramika i piezoelektričnih materijala

 

Piezoelektrična keramika je umjetni polikristalni piezoelektrični materijal. Kristalna zrnca unutar materijala imaju mnogo spontano polariziranih električnih domena, koje imaju određeni smjer polarizacije, tako da postoji električno polje. Kada nema vanjskog električnog polja, električne domene su nasumično raspoređene u kristalu, njihovi odgovarajući polarizacijski učinci se poništavaju, a unutarnja polarizacija piezoelektrične keramike je nula. Stoga je izvorna piezoelektrična keramika neutralna i nema piezoelektrična svojstva.

 

Kada se vanjsko električno polje primijeni na keramiku, smjer polarizacije električnih domena se okreće i nastoji se rasporediti prema smjeru vanjskog električnog polja, tako da je materijal polariziran. Što je jače vanjsko električno polje, to je više električnih domena točnije okrenuto prema smjeru vanjskog električnog polja. Neka intenzitet vanjskog električnog polja bude dovoljno velik da zasiti polarizaciju materijala, to jest, kada je smjer polarizacije električne domene uredno usklađen sa smjerom vanjskog električnog polja, kada se vanjsko električno polje ukloni, smjer polarizacije električne domene u osnovi se mijenja, to jest, preostali pol Kada je čvrstoća vrlo visoka, materijal ima piezoelektrična svojstva.

 

Uobičajeno ultrazvučna piezoelektrična keramika :

(1) Barijev titanat (BaTiO3) piezoelektrična keramika

Ima visok piezoelektrični koeficijent i dielektričnu konstantu, a njegova mehanička čvrstoća nije tako dobra kao kvarc.

 

(2) Olovni cirkonat titanat Pb(Zr Ti)O3 serija piezoelektrične keramike (PZT)

Piezoelektrični koeficijent je visok, a promjene raznih elektromehaničkih parametara s temperaturom, vremenom i drugim vanjskim uvjetima su male. Dodavanjem jednog ili dva elementa u tragovima bazi olovo cirkonat titanata mogu se dobiti PZT materijali s različitim svojstvima.

 

(3) Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 Piezoelektrična keramika (PMN)

S visokim piezoelektričnim koeficijentom, može nastaviti raditi pod tlakom do 700 kg/cm2, a može se koristiti kao senzor sile na visokoj temperaturi.

 

Piezoelektrični materijal:

Piezoelektrični poluvodič

Uključujući cink sulfid, kadmij sulfid, cink oksid, kadmij sulfid

Ima i piezoelektrična i poluvodička svojstva

Organski polimerni piezoelektrični materijali:

Jedan je visokomolekularni polimer

Prednosti poliviniliden fluorida (PVF2), polivinil klorida (PVC) i polivinil fluorida: mekana tekstura, visoka vlačna čvrstoća i otpornost na udarce. Drugi tip je polimerni spoj dopiran barijevim titanatom (BaTiO3)

 

 

1. Sastojci: Izvršite prethodnu obradu materijala, uklonite nečistoće i vlagu, a zatim izvažite različite sirovine piezokeramički disk prema omjeru formule. Imajte na umu da malu količinu aditiva treba staviti u sredinu velikih sastojaka.

 

2. Miješanje i mljevenje: svrha je miješanje i mljevenje različitih sirovina kako bi se pripremili uvjeti za reakciju krute faze predkalcinacije. Općenito, usvojeno je suho mljevenje ili mokro mljevenje. Suho mljevenje može se koristiti za male serije, a mljevenje s kugličnim miješanjem ili mlazno mljevenje može se koristiti za velike serije, uz visoku učinkovitost.

 

3. Prethodno pečenje: Svrha je provesti reakciju čvrstog stanja različitih sirovina na visokoj temperaturi kako bi se sintetizirala piezoelektrična keramika. Ovaj proces je vrlo važan. To će izravno utjecati na uvjete sinteriranja i performanse konačnog proizvoda.

 

4. Sekundarno fino mljevenje: Svrha je fino vibriranje, miješanje i mljevenje prethodno pečenog piezoelektričnog keramičkog praha, kako bi se postavili čvrsti temelji za jednoliku izvedbu porculana.

 

5. Granulacija: Svrha je napraviti prah u obliku granula visoke gustoće s dobrom fluidnošću. Metoda se može izvesti ručno, ali je učinkovitost niska. Trenutna učinkovita metoda je korištenje granulacije raspršivanjem. Ovaj proces uključuje dodavanje ljepila.

 

6. Oblikovanje: Svrha je prešanje granuliranog materijala u zapregu potrebne montažne veličine.

 

7. Plastično pražnjenje: svrha je uklanjanje veziva dodanog tijekom granulacije iz slijepe probe.

 

8. Sinteriranje u porculan: Izradak je zapečaćen i sinteriran u porculan na visokoj temperaturi. Ova poveznica je vrlo važna.

 

9. Obrada oblika: Brušenje spaljenog proizvoda na potrebnu veličinu gotovog proizvoda.

 

10. Elektroda: Postavite gornju vodljivu elektrodu na željenu keramičku površinu. Opće metode uključuju izgaranje srebrnog sloja, kemijsko taloženje i vakuumsko prevlačenje.

 

11. Visokonaponska polarizacija: poravnajte električne domene unutar keramike, tako da keramika ima piezoelektrična svojstva.

 

Dvanaest. Test starenja: Nakon što se radna svojstva keramike stabiliziraju, provjerite različite pokazatelje da vidite jesu li ispunjeni očekivani zahtjevi za performansama.

 

U usporedbi, podvodni piezoelektrični keramički pretvornici imaju jaku piezoelektričnost, visoku dielektričnu konstantu i mogu se preraditi u oblike, ali imaju niske mehaničke faktore kvalitete, velike električne gubitke i slabu stabilnost, pa su prikladni za pretvornike velike snage i širokopojasne filtre i druge primjene, ali nisu idealni za visokofrekventne i stabilne primjene. Piezoelektrični monokristali kao što je kvarc imaju slabu piezoelektričnost, nisku dielektričnu konstantu i ograničenja veličine zbog ograničenja vrste rezova, ali imaju visoku stabilnost i visoke faktore mehaničke kvalitete. Uglavnom se koriste kao oscilatori za standardnu ​​kontrolu frekvencije, visoko selektivan (višestruki visokofrekventni uskopojasni) filtar i visokofrekventni, visokotemperaturni ultrazvučni pretvornik, itd.