Pengembangan bahan keramik piezoelektrik

Keramik piezoelektrik adalah sejenis polikristal dengan sifat piezoelektrik dan merupakan bagian penting dari informasi keramik piezoelektrik fungsional. Dengan keunggulan koefisien kopling elektromekanis yang tinggi, harga murah dan produksi massal yang mudah, keramik piezoelektrik telah banyak digunakan di berbagai bidang produksi sosial. Khususnya di bidang USG dan ilmu pengetahuan dan teknologi elektronik, keramik piezoelektrik secara bertahap berada dalam posisi dominan absolut, seperti pengujian ultrasonik medis dan industri, deteksi akustik bawah air, dll. Transduser piezoelektrik, motor ultrasonik, perangkat tampilan, filter polikromatik yang dikontrol secara elektronik, dll. Namun, dalam komponen praktis, aplikasi yang berbeda memerlukan perbedaan Parameter material PZT keramik piezoelektrik, yang memaksa masyarakat untuk meningkatkan kinerja keramik piezoelektrik. Saat ini, ada dua metode utama di dalam dan luar negeri: yang pertama adalah modifikasi doping, yaitu doping beberapa ion pengotor; yang lainnya adalah meningkatkan proses persiapan, kemajuan terkini, penelitian dan penerapan keramik piezoelektrik serta tren perkembangannya diulas secara singkat.        

Sifat Dasar Keramik Piezoelektrik  
        
 Karakteristik terpenting dari transduser pelat keramik piezoelektrik adalah piezoelektrik positif dan piezoelektrik terbalik. Piezoelektrik positif mengacu pada polarisasi yang disebabkan oleh perpindahan relatif pusat muatan positif dan negatif pada beberapa dielektrik di bawah aksi gaya mekanik eksternal, yang mengakibatkan munculnya muatan terikat simbolis yang berlawanan pada permukaan kedua ujung dielektrik. Ketika gaya luar tidak terlalu besar, maka kerapatan muatan sebanding dengan gaya luar, mengikuti rumus dan kerapatan muatan permukaan adalah konstanta piezoelektrik, adalah tegangan muai. Sebaliknya, ketika medan listrik eksternal diterapkan pada dielektrik piezoelektrik, pusat muatan positif dan negatif pada dielektrik tidak hanya menggeser dan mempolarisasi, tetapi juga merusak dielektrik akibat perpindahan tersebut. Efek ini disebut piezoelektrik terbalik. Ketika medan listrik tidak terlalu kuat, deformasinya sejalan dengan medan listrik luar. Hubungan seksual adalah konstanta regangan piezoelektrik, $ adalah medan dan regangan listrik eksternal. Kekuatan efek piezoelektrik mencerminkan derajat kopling antara sifat elastis dan dielektrik kristal, yaitu derajat kopling antara efek mekanik dan listrik, yang dinyatakan dengan koefisien kopling elektromekanis.      

 Peningkatan Kinerja Keramik Piezoelektrik   

Mengandung timbal transduser silinder piezoelektrik lebih unggul dari keramik lainnya dalam sifat piezoelektrik, stabilitas suhu, dan suhu curie karena timbal zirkonat-titanat. Sifat elektrofisikanya dapat disesuaikan dalam rentang yang luas dengan mengubah komponen atau mengubah kondisi eksternal, seperti sistem terner dan sistem kuaterner, untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda. Temperatur sintering keramik piezo umumnya lebih tinggi, sedangkan temperatur volatilisasi oksida timbal sekitar 1. Selain itu, dengan berkembangnya teknologi perakitan permukaan, kapasitor chip multi-lapis, induktor, resistor, dan perangkat chip lainnya menjadi populer di pasar karena efisiensi tinggi, miniaturisasi, dan integrasi fungsionalnya. Namun, suhu sintering yang tinggi pada keramik piezoelektrik menyulitkan bahan keramik piezo dan bahan elektroda untuk mencapai satu kali pembakaran bersama. Karena pembakaran bersama pada suhu rendah, logam dasar seperti nikel, tembaga, perak, dan sebagainya dapat digunakan sebagai elektroda internal. Jika proses sintering dapat ditingkatkan dalam hal mengurangi suhu sintering, hal ini tidak hanya memiliki nilai teknis dan ekonomi yang penting dalam menahan, menguapkan, memastikan kinerja material, mengurangi pencemaran lingkungan dan memperpanjang umur peralatan, namun juga akan banyak digunakan dalam sintering utama komponen keramik piezoelektrik multilayer menggunakan tingkat perak murni. Pada saat yang sama, ini menghemat energi. Oleh karena itu, pengembangan keramik piezoelektrik sinter suhu rendah telah menjadi arah penelitian penting untuk pengembangan komposit keramik piezoelektrik multilayer berkinerja tinggi, keandalan tinggi, dan biaya rendah. Saat ini, metode sintering suhu rendah meliputi metode penambahan pelarut, metode serbuk prima, metode sintering pengepresan panas, dll. Hasilnya menunjukkan bahwa suhu sintering serbuk keramik yang disintesis dengan metode hidrotermal lebih rendah dibandingkan dengan serbuk tanpa alat bantu sintering dengan menambahkan jejak plasma ke dalam bubuk. Suhu sintering serbuk yang disintesis dengan metode hidrotermal lebih rendah dibandingkan serbuk yang dibuat dengan metode keadaan padat konvensional. Keramik piezoelektrik asli berdasarkan keramik piezoelektrik adalah suhu sintering keramik dapat dikurangi secara signifikan dengan menambahkan kaca ke keramik, dan sifat piezoelektrik dan dielektrik keramik dapat ditingkatkan. Selain itu, mereka juga berpendapat bahwa keramik yang dibuat dengan metode tersebut memiliki sifat piezoelektrik yang baik ketika keramik disinter dengan cara berikut. Ditemukan bahwa keramik memiliki sifat dielektrik dan piezoelektrik terbaik pada suhu sedang.
          
Permitivitas relatif,         
Konstanta regangan piezoelektrik,        
Koefisien kopling elektromekanis,          
Faktor kualitas mekanik,          
Kerugian dielektrik.