圧電セラミックスを始める前に知っておくべき7つのこと

圧電セラミックには独自の欠点があります。まず、抗電界 (Ec) が高すぎ、分極が起こりにくいです。圧電セラミック結晶の 2 つ目は、圧電活性が低く、抵抗率が低いことです。これら 2 つの欠点を克服するために、PZT 材料の圧電セラミック結晶の主な用途は高温分極です。これは、温度の上昇とドーピングの変更により抗電界が減少するためです。竹中正氏は高インピーダンスを実現するため、Nb5+とV5+にBi4Ti3O12(BIT)をドープしました。結果は、BITN (Bi4Ti3 - xNbxO12) と BITV (Bi4Ti3 - xVxO12) の密度が理論上の密度の 95% 以上に達することを示しています。 BITの抵抗率は1010～1011Ψcmですが、BITNとBITVは約1013～1014Ψcmです。 Ｔｃ６５０℃、ｋ３３０．３９。さらに、Bi3TiTaO9 (BTT) グループには、13,500 もの高さの Qm がドープされました。これらの特性により、高周波電子圧電センサー、発振器、フィルターに適したビスマス層セラミックが決まります。 Lian Zhang は Bi 2 Ti 3 O 12 を添加して層状の Nb 2 O 5 層を形成し、x = 0.02 ～ 0.20 で焼結することにより低温でのセラミック特性を研究しました。結果は、すべてのサンプルの密度が理論値の 95% に達し、第 2 相が生成されないことを示しています。 Nb5 + ドーピングは粒子サイズを小さくし、異方性成長を制限します。 x = 0.08 および 0.11 での Pzt 圧電共振周波数の最良の特性は、高い kp (0.36; 0.35)、d33 (19.18PC / N)、Qm2 348-2492、tan δ2.3.2.2%、ε / ε0 (181; 199) および鉛フリー圧電セラミックスです。ペロブスカイト構造は、鉛フリー圧電セラミックスに比べて d33>300PC/N が大きく、ドライバーやハイパワーデバイスとしての使用に適しています。ただし、圧電トランスデューサの振動には、キュリー温度が低い、保磁力が大きい、相対密度が低いという欠点があり、その用途が制限されます。 2001 年から 2004 年までのヨーロッパの LEAF プログラムでは、2006 年 7 月 1 日現在、鉛および重金属の段階的な除去が要求されており、LEAF プログラムでは (Li, Na) NbO3 (LNN) および (K, Na) NbO3 (KNN) に重点が置かれています。現在、LNN および KNN の調製は、特に密度 4% の点で依然として非常に困難です。 Erling Ringgaard は、Mg2+、Ca2+、Sr2+ のドーピングにより焼結密度が増加する可能性があると報告しました。微粉砕を使用してナノ粉末を生成し、焼結鍛造法によって製造された相対密度99.1％〜99.4％。 ANbO3 タイプのペロブスカイト圧電セラミックスに加えて、チタン酸ナトリウムビスマス (Bi0.5N a0.5) TiO3 圧電セラミックス (BN T と呼ばれる) も、現在の鉛フリー圧電セラミックスの研究のホットスポットです。 1960 年に初めて発見され、ペロブスカイト構造を持っています。同じチタン酸ナトリウムビスマスも、圧電活性が低く、抗電界が大きいなどの特性を持っています。現在、チタン酸ビスマスナトリウムは、主にさまざまなペロブスカイト構造ドーパントを添加することによって改質されています。