Sviluppo di materiali ceramici piezoelettrici

Le ceramiche piezoelettriche sono un tipo di policristalli con proprietà piezoelettriche e una parte importante delle ceramiche piezoelettriche funzionali all'informazione. Con i vantaggi dell'elevato coefficiente di accoppiamento elettromeccanico, del prezzo basso e della facile produzione di massa, le ceramiche piezoelettriche sono state ampiamente utilizzate in vari campi della produzione sociale. Soprattutto nei campi degli ultrasuoni e della scienza e tecnologia elettronica, la ceramica piezoelettrica ha gradualmente assunto una posizione dominante assoluta, come i test a ultrasuoni medici e industriali, il rilevamento acustico subacqueo, ecc. Trasduttore piezoelettrico, motore a ultrasuoni, dispositivo di visualizzazione, filtro policromatico controllato elettronicamente, ecc. Tuttavia, nei componenti pratici, diverse applicazioni richiedono diversi Parametro del materiale PZT della ceramica piezoelettrica, che costringe le persone a migliorare le prestazioni della ceramica piezoelettrica. Al momento, ci sono due metodi principali in patria e all'estero: uno è la modificazione del doping, cioè il drogaggio di alcuni ioni impurità; l'altro sta migliorando il processo di preparazione, vengono brevemente esaminati gli ultimi progressi, la ricerca e l'applicazione della ceramica piezoelettrica e il suo trend di sviluppo.        

Proprietà di base della ceramica piezoelettrica  
        
 Le caratteristiche più importanti di I trasduttori piezoelettrici a piastre ceramiche sono piezoelettricità positiva e piezoelettricità inversa. La piezoelettricità positiva si riferisce alla polarizzazione causata dallo spostamento relativo dei centri di carica positiva e negativa in alcuni dielettrici sotto l'azione di forze meccaniche esterne, che si traduce nella comparsa di cariche simboliche opposte legate sulla superficie di entrambe le estremità dei dielettrici. Quando la forza esterna non è troppo grande, la densità di carica è proporzionale alla forza esterna, seguendo la formula e la densità di carica superficiale è la costante piezoelettrica, è lo stress di espansione. Al contrario, quando un campo elettrico esterno viene applicato a un dielettrico piezoelettrico, i centri di carica positiva e negativa nei dielettrici non solo si spostano e polarizzano, ma deformano anche i dielettrici a causa dello spostamento. Questo effetto è chiamato piezoelettricità inversa. Quando il campo elettrico non è molto intenso, la deformazione è in linea con il campo elettrico esterno. La relazione sessuale è la costante di deformazione piezoelettrica, $ è il campo elettrico e la deformazione esterni. L'intensità dell'effetto piezoelettrico riflette il grado di accoppiamento tra le proprietà elastiche e dielettriche dei cristalli, ovvero il grado di accoppiamento tra effetti meccanici ed elettrici, che è espresso dal coefficiente di accoppiamento elettromeccanico.      

 Miglioramento delle prestazioni della ceramica piezoelettrica   

Contiene piombo Il trasduttore cilindrico piezoelettrico è superiore ad altre ceramiche in termini di proprietà piezoelettriche, stabilità della temperatura e temperatura di curie grazie allo zirconato-titanato di piombo. Le loro proprietà elettrofisiche possono essere regolate in un'ampia gamma modificando i componenti o modificando le condizioni esterne, come il sistema ternario e il sistema quaternario, per soddisfare le diverse esigenze. La temperatura di sinterizzazione della ceramica piezoelettrica è generalmente più elevata, mentre la temperatura di volatilizzazione dell'ossido di piombo è circa 1. Inoltre, con lo sviluppo della tecnologia di assemblaggio superficiale, condensatori a chip multistrato, induttori, resistori e altri dispositivi a chip sono popolari sul mercato per la loro elevata efficienza, miniaturizzazione e integrazione funzionale. Tuttavia, l'elevata temperatura di sinterizzazione delle ceramiche piezoelettriche rende difficile per i materiali piezoceramici e i materiali degli elettrodi ottenere una co-combustione una tantum. Grazie alla co-combustione a bassa temperatura, i metalli di base come nichel, rame, argento e così via possono essere utilizzati come elettrodi interni. Se il processo di sinterizzazione può essere migliorato in termini di riduzione della temperatura di sinterizzazione, non solo avrà un importante valore tecnico ed economico nel trattenere, volatilizzare, garantire le prestazioni dei materiali, ridurre l'inquinamento ambientale e prolungare la vita delle apparecchiature, ma sarà anche ampiamente utilizzato nella sinterizzazione primaria di componenti ceramici piezoelettrici multistrato utilizzando argento puro. Allo stesso tempo, risparmia energia. Pertanto, lo sviluppo di ceramiche piezoelettriche sinterizzate a bassa temperatura è diventata un'importante direzione di ricerca per lo sviluppo di compositi ceramici piezoelettrici multistrato ad alte prestazioni, alta affidabilità e basso costo. Attualmente, i metodi di sinterizzazione a bassa temperatura includono il metodo dell'aggiunta di cosolvente, il metodo della polvere superfine, il metodo di sinterizzazione con pressatura a caldo, ecc. I risultati mostrano che la temperatura di sinterizzazione delle polveri ceramiche sintetizzate con il metodo idrotermale è inferiore a quella delle polveri senza coadiuvanti di sinterizzazione aggiungendo tracce di plasma nelle polveri. La temperatura di sinterizzazione delle polveri sintetizzate con il metodo idrotermale è inferiore a quella delle polveri preparate con il metodo convenzionale allo stato solido. Le ceramiche piezoelettriche originali basate su ceramiche piezoelettriche sono la temperatura di sinterizzazione della ceramica che può essere notevolmente ridotta aggiungendo vetro alla ceramica e le proprietà piezoelettriche e dielettriche della ceramica possono essere migliorate. Inoltre, pensano anche che le ceramiche preparate con il metodo abbiano buone proprietà piezoelettriche quando sinterizzano le ceramiche nel modo seguente. Si è scoperto che la ceramica ha le migliori proprietà dielettriche e piezoelettriche a media temperatura.
          
Permettività relativa,         
Costante di deformazione piezoelettrica,        
Coefficiente di accoppiamento elettromeccanico,          
Fattore di qualità meccanica,          
Perdita dielettrica.