Sifat piezoelektrik dari keramik piezoelektrik umum dan bahan piezoelektrik

 

Keramik piezoelektrik adalah bahan piezoelektrik polikristalin buatan. Butiran kristal di dalam material mempunyai banyak domain listrik yang terpolarisasi spontan, yang mempunyai arah polarisasi tertentu, sehingga terdapat medan listrik. Ketika tidak ada medan listrik eksternal, domain listrik didistribusikan secara acak dalam kristal, efek polarisasi masing-masing dihilangkan, dan polarisasi internal keramik piezoelektrik adalah nol. Oleh karena itu, keramik piezoelektrik asli bersifat netral dan tidak memiliki sifat piezoelektrik.

 

Ketika medan listrik luar diterapkan pada keramik, arah polarisasi domain listrik diputar dan cenderung tersusun menurut arah medan listrik luar, sehingga material terpolarisasi. Semakin kuat medan listrik luar, maka domain listrik semakin tepat arahnya ke arah medan listrik luar. Biarkan intensitas medan listrik luar cukup besar untuk menjenuhkan polarisasi material, yaitu ketika arah polarisasi domain listrik selaras dengan arah medan listrik luar, ketika medan listrik luar dihilangkan, arah polarisasi domain listrik pada dasarnya berubah, yaitu kutub yang tersisa Ketika kekuatannya sangat tinggi, material tersebut memiliki sifat piezoelektrik.

 

Umum keramik piezoelektrik ultrasonik :

(1) Keramik piezoelektrik barium titanat (BaTiO3).

Ia memiliki koefisien piezoelektrik dan konstanta dielektrik yang tinggi, dan kekuatan mekaniknya tidak sebaik kuarsa.

 

(2) Keramik piezoelektrik seri timbal zirkonat titanat Pb(Zr Ti)O3 (PZT)

Koefisien piezoelektriknya tinggi, dan perubahan berbagai parameter elektromekanis terhadap suhu, waktu, dan kondisi eksternal lainnya kecil. Menambahkan satu atau dua elemen jejak ke dasar timbal zirkonat titanat dapat memperoleh bahan PZT dengan sifat berbeda.

 

(3) Keramik Piezoelektrik Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 (PMN)

Dengan koefisien piezoelektrik yang tinggi, ia dapat terus bekerja di bawah tekanan hingga 700kg/cm2, dan dapat digunakan sebagai sensor gaya pada suhu tinggi.

 

Bahan piezoelektrik:

Semikonduktor piezoelektrik

Termasuk seng sulfida, kadmium sulfida, seng oksida, kadmium sulfida

Ia memiliki sifat piezoelektrik dan semikonduktor

Bahan piezoelektrik polimer organik:

Salah satunya adalah polimer molekul tinggi

Keunggulan polivinilidena fluorida (PVF2), polivinil klorida (PVC), dan polivinil fluorida: tekstur lembut, kekuatan tarik tinggi, dan ketahanan benturan. Jenis lainnya adalah senyawa polimer yang diolah dengan barium titanat (BaTiO3)

 

 

1. Bahan: Lakukan pra-pemrosesan bahan, hilangkan kotoran dan kelembapan, lalu timbang berbagai bahan mentah piringan piezoceramics sesuai dengan rumus perbandingannya. Perhatikan bahwa sejumlah kecil bahan tambahan harus ditempatkan di tengah bahan besar.

 

2. Pencampuran dan penggilingan: tujuannya adalah untuk mencampur dan menggiling berbagai bahan mentah untuk mempersiapkan kondisi reaksi fase padat pra-kalsinasi. Umumnya, penggilingan kering atau penggilingan basah diadopsi. Penggilingan kering dapat digunakan untuk batch kecil, dan penggilingan bola pengadukan atau penggilingan jet dapat digunakan untuk batch besar, dengan efisiensi tinggi.

 

3. Pra-pembakaran: Tujuannya adalah untuk melakukan reaksi padat berbagai bahan mentah pada suhu tinggi untuk mensintesis keramik piezoelektrik. Proses ini sangat penting. Hal ini secara langsung akan mempengaruhi kondisi sintering dan kinerja produk akhir.

 

4. Penggilingan halus sekunder: Tujuannya adalah untuk menggetarkan halus, mencampur dan menggiling bubuk keramik piezoelektrik yang telah dibakar sebelumnya, sehingga dapat meletakkan dasar yang kokoh untuk kinerja porselen yang seragam.

 

5. Granulasi: Tujuannya adalah untuk membuat bubuk membentuk butiran berkepadatan tinggi dengan fluiditas yang baik. Cara tersebut dapat dilakukan secara manual namun efisiensinya rendah. Metode efisien saat ini adalah dengan menggunakan granulasi semprot. Proses ini melibatkan penambahan perekat.

 

6. Pembentukan: Tujuannya adalah untuk menekan bahan butiran menjadi blanko dengan ukuran prefabrikasi yang diperlukan.

 

7. Pelepasan plastik: tujuannya adalah untuk menghilangkan bahan pengikat yang ditambahkan selama granulasi dari blanko.

 

8. Sintering menjadi porselen: Blanko disegel dan disinter menjadi porselen pada suhu tinggi. Tautan ini sangat penting.

 

9. Pemrosesan bentuk: Menggiling produk yang terbakar hingga ukuran produk jadi yang dibutuhkan.

 

10. Elektroda: Pasang elektroda konduktif atas pada permukaan keramik yang diperlukan. Metode umum meliputi pembakaran lapisan perak, pengendapan kimia, dan pelapisan vakum.

 

11. Polarisasi tegangan tinggi: menyelaraskan domain listrik di dalam keramik, sehingga keramik memiliki sifat piezoelektrik.

 

Dua belas. Uji penuaan: Setelah kinerja keramik stabil, periksa berbagai indikator untuk melihat apakah persyaratan kinerja yang diharapkan telah terpenuhi.

 

Sebagai perbandingan, Transduser keramik piezoelektrik bawah air memiliki piezoelektrik yang kuat, konstanta dielektrik yang tinggi, dan dapat diolah menjadi bentuk, tetapi memiliki faktor kualitas mekanik yang rendah, kerugian listrik yang besar, dan stabilitas yang buruk, sehingga cocok untuk transduser daya tinggi dan filter broadband Dan aplikasi lain, tetapi tidak ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi dan stabilitas tinggi. Kristal tunggal piezoelektrik seperti kuarsa memiliki sifat piezoelektrik yang lemah, konstanta dielektrik yang rendah, dan keterbatasan ukuran karena batasan tipe potongan, namun memiliki stabilitas tinggi dan faktor kualitas mekanik yang tinggi. Mereka sebagian besar digunakan sebagai osilator untuk kontrol frekuensi standar, filter selektivitas tinggi (multiple Ini adalah bandpass sempit frekuensi tinggi) dan transduser ultrasonik frekuensi tinggi dan suhu tinggi, dll.