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圧電セラミックスは圧電特性を持つ多結晶体の一種であり、情報機能性圧電セラミックスの重要な部分を占めています。圧電セラミックスは、電気機械結合係数が高く、低価格で大量生産が容易であるという利点を備え、社会生産のさまざまな分野で広く使用されています。特に超音波および電子科学技術の分野では、圧電セラミックスは、医療および工業用超音波検査、水中音響検出など、徐々に絶対的な優位な地位を占めてきました。圧電トランスデューサー、超音波モーター、表示装置、電子制御多色フィルターなど。しかし、実際のコンポーネントでは、アプリケーションごとに異なる要求が生じます。 圧電セラミックスのPZT 材料パラメータ 。圧電セラミックスの性能を向上させる必要があります。現在、国内外で 2 つの主な方法があります。1 つはドーピング修飾、つまり不純物イオンをドーピングする方法です。もう1つは調製プロセスの改善であり、圧電セラミックスの最新の進歩、研究、応用、およびその開発動向を簡単にレビューします。
圧電セラミックスの基本特性 圧電セラミックス
の最も重要な特性 圧電セラミックスプレートトランスデューサは 、正の圧電性と逆圧電性を備えています。正の圧電性とは、外部の機械的力の作用下で一部の誘電体の正と負の電荷中心が相対的に変位することによって引き起こされる分極を指し、その結果、誘電体の両端の表面に象徴的な反対の束縛電荷が現れます。外力が大きすぎない場合、電荷密度は次式に従って外力に比例し、表面電荷密度は圧電定数、膨張応力となります。逆に、外部電界が圧電誘電体に印加されると、誘電体内の正と負の電荷中心が変位して分極するだけでなく、変位により誘電体が変形します。この効果は逆圧電と呼ばれます。電場がそれほど強くない場合、変形は外部電場に沿ったものになります。性的関係は圧電ひずみ定数、$ は外部電場とひずみです。圧電効果の強さは、結晶の弾性特性と誘電特性の間の結合度、つまり機械的効果と電気的効果の間の結合度を反映しており、電気機械結合係数で表されます。
圧電セラミックスの性能向上
鉛含有 圧電シリンダートランスデューサは 、チタン酸ジルコン酸鉛により圧電特性、温度安定性、キュリー温度において他のセラミックスよりも優れています。電気物理的特性は、コンポーネントを変更したり、三元系や四元系などの外部条件を変更することで広範囲に調整でき、さまざまなニーズに対応できます。圧電セラミックスの焼結温度は一般に高く、酸化鉛の揮発温度は約1です。さらに、表面実装技術の発展により、積層チップコンデンサ、インダクタ、抵抗器およびその他のチップデバイスは、高効率、小型化および機能集積化により市場で人気があります。しかし、圧電セラミックスの焼結温度が高いため、圧電セラミック材料と電極材料を一度に同時焼成することが困難になります。低温同時焼成のため、ニッケル、銅、銀などの卑金属を内部電極として使用できます。焼結温度の低下という点で焼結プロセスを改善できれば、材料性能の確保、揮発の抑制、環境汚染の軽減、装置寿命の延長などにおいて重要な技術的かつ経済的価値があるだけでなく、純銀レベルを使用した多層圧電セラミック部品の一次焼結にも広く使用されることになる。同時にエネルギーも節約します。したがって、低温焼結圧電セラミックスの開発は、高性能、高信頼性、低コストの多層圧電セラミック複合材料の開発にとって重要な研究方向となっています。現在、低温焼結法としては、共溶媒添加法、超微粉末法、ホットプレス焼結法などが挙げられる。その結果、水熱法で合成したセラミックス粉末は、粉末中に微量のプラズマを添加することにより、焼結助剤を含まない粉末よりも焼結温度が低くなることがわかった。水熱法で合成された粉末の焼結温度は、従来の固相法で製造された粉末の焼結温度よりも低くなります。圧電セラミックスをベースとした独自の圧電セラミックスは、セラミックスにガラスを添加することにより、セラミックスの焼結温度を大幅に下げることができ、セラミックスの圧電特性と誘電特性を向上させることができます。さらに、この方法で製造されたセラミックは、以下の方法でセラミックを焼結した場合に良好な圧電特性を有するとも考えている。セラミックは中温で最高の誘電特性と圧電特性を有することがわかっています。
比誘電率、
圧電ひずみ定数、
電気機械結合係数、
機械的品質係数、
誘電損失。
