Notizia

Ti trovi qui: Casa / Notizia / Nozioni di base sulla ceramica piezoelettrica / Il principio base del materiale ceramico piezoelettrico

Il principio di base del materiale ceramico piezoelettrico

Visualizzazioni: 7 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2018-09-10 Origine: Sito

Informarsi

1.Dominio:

Generalmente, le direzioni di polarizzazione spontanea dei materiali ferroelettrici sono diverse, ma in una piccola area le direzioni di polarizzazione spontanea delle rispettive celle unitarie sono le stesse e questa piccola area è chiamata dominio ferroelettrico. Il muro di confine tra i due domini è chiamato muro di dominio e può essere diviso in un muro di dominio a 90°, un muro di dominio a 180° e simili in base alle direzioni di polarizzazione spontanee dei due domini. Il muro del dominio si trova solitamente vicino al difetto del cristallo ceramico piezoelettrico e la parete del dominio non si sposta facilmente a causa dello stress interno nella regione del difetto. L'orientamento dei domini adiacenti è generalmente 'end-to-tail', e una forma speciale di 'head-to-head, tail-to-tail' apparirà sotto l'azione del campo di stress per facilitare la riduzione dell'energia. Il campo di osservazione può essere un metodo di attacco chimico, un metodo di microscopio polarizzatore o un metodo di topografia a raggi X.

2.Concetto di ferroelettricità:

Alcuni cristalli piezoelettrici mostrano proprietà di polarizzazione spontanea. Esiste un momento elettrico di polarizzazione spontanea intrinseco nei ferroelettrici; nei cristalli ferroelettrici, la struttura del dominio è solitamente accompagnata e i momenti elettrici di polarizzazione spontanea nello stesso dominio sono nella stessa direzione; quando il cristallo del trasduttore piezoelettrico polarizzato ad ultrasuoni è sufficientemente grande, diversi domini del piezoelettrico possono cancellarsi ciascuno a causa dei diversi orientamenti, in modo che la polarizzazione macroscopica non venga rivelata. La polarizzazione spontanea del momento elettrico può cambiare direzione sotto l'azione del campo elettrico esterno; sotto l'azione del campo elettrico esterno alternato E, sulla linea di ritorno appare il rapporto tra l'intensità di polarizzazione macroscopica p del corpo ferroelettrico ed E. Queste proprietà del ferroelettrico sono molto simili al ferromagnetismo, quindi sono chiamate ferroelettricità. Nel corpo ferroelettrico l'intensità di polarizzazione macroscopica p=0 è generalmente dovuta alla struttura del dominio. Quando il campo elettrico esterno E è molto piccolo, p ha una relazione lineare con E. Quando E è sufficientemente grande, una curva in cui p resta indietro rispetto a E è chiamata ciclo di isteresi. Dopo una ripetuta polarizzazione alternata di un forte campo elettrico alternato di ampiezza fissa, il ciclo di isteresi ha una forma sostanzialmente stabile.

2A776AEC688DF052E10FA1C6D7EA551C

Ps è la polarizzazione spontanea di un singolo dominio senza campo elettrico; Pr è la polarizzazione residua; Ec è un campo elettrico coercitivo. Quando il campo elettrico esterno inizia ad agire sul campione non polarizzato, sul campione viene generata la polarizzazione residua Pr. Per ridurre a zero la polarizzazione residua è necessario applicare il campo elettrico coercitivo Ec nella direzione opposta. Il campo elettrico nella direzione opposta aumenta la polarizzazione nella direzione opposta, formando così l'intero ciclo di isteresi. Cambia lungo questa curva ogni volta che viene polarizzato. Diverso La ceramica piezoelettrica del trasduttore piezoelettrico ha diversi cicli di isteresi. Il processo di polarizzazione è un processo molto complicato. Quando si polarizza, non solo è richiesto un campo elettrico più elevato, ma spessori diversi richiedono tempi diversi e l'effetto di polarizzazione ottimale può essere ottenuto a una temperatura più elevata. Il materiale ceramico piezoelettrico polarizzato perde l'effetto di polarizzazione a una certa temperatura elevata e diversi materiali piezoelettrici hanno temperature di guasto diverse. Questo dovrebbe essere notato quando si selezionano i materiali ceramici piezoelettrici. Le proprietà di polarizzazione delle ceramiche piezoelettriche sono la conoscenza che i progettisti di geofoni piezoelettrici devono padroneggiare. La differenza di prestazioni tra la prepolarizzazione piezoelettrica e la post-polarizzazione dei materiali ceramici piezoelettrici è ampia.

3. Effetto piezoelettrico:

L'effetto piezoelettrico può essere suddiviso in effetto piezoelettrico positivo ed effetto piezoelettrico inverso. Una carica legata si verifica su entrambe le estremità del foglio ceramico piezoelettrico polarizzato, quindi uno strato di carica libera dall'esterno viene adsorbito sulla superficie dell'elettrodo. Quando alla lastra ceramica viene applicata una pressione esterna F, il I materiali PZT piezoceramici si deformano sotto l'azione di una forza esterna e all'interno si verifica un fenomeno di polarizzazione elemento ceramico piezoelettrico e cariche opposte positive e negative appaiono sulle superfici opposte del foglio ceramico. Si verificherà una scarica. Al contrario, tirare provocherà la ricarica. Quando la forza esterna viene rimossa, tornerà allo stato scarico. Il fenomeno per cui questo effetto meccanico viene convertito in un effetto elettrico appartiene all'effetto piezoelettrico positivo. Inoltre, le ceramiche piezoelettriche hanno la proprietà della polarizzazione spontanea e la polarizzazione spontanea può essere trasformata dall'azione di un campo elettrico esterno. Pertanto, quando un campo elettrico esterno viene applicato a un dielettrico piezoelettrico, si verifica un cambiamento come mostrato in figura e la ceramica piezoelettrica viene deformata. Tuttavia, le ceramiche piezoelettriche si deformano perché quando viene aggiunto lo stesso campo elettrico esterno della polarizzazione spontanea, la polarizzazione viene migliorata. L'aumento dell'intensità di polarizzazione provoca l'allungamento del foglio ceramico piezoelettrico nella direzione di polarizzazione. Al contrario, se viene applicato il campo elettrico inverso, le ceramiche piezoelettriche si accorciano nella direzione di polarizzazione. Questo fenomeno di trasformazione in effetto meccanico a causa di un effetto elettrico è un effetto piezoelettrico inverso.