高温薄膜圧電セラミックス材料

ビュー: 16 著者: サイト編集者公開時間: 2018-06-28 起源: サイト

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敏感な素材

感受性材料は、高温薄膜センサーの中核コンポーネントです。それらの化学的および電気的安定性は、圧電リング振動センサー薄膜センサーが過酷な環境で使用できるかどうか。感応材料の種類、感応材料の微細構造は独自の結晶構造を持ち、自由キャリアの性質が作製した薄膜センサーの感度係数に影響します。一般に、合金フィルムひずみゲージのゲージ係数が最も低く、次にピエゾセラミック材料で作られた薄膜ひずみゲージが最も高くなります。圧電セラミックディスクトランスデューサは、半導体薄膜ひずみゲージです。

共効率感度

高温のひずみ係数が高いほど、薄膜ひずみゲージがあり、高温のひずみ係数が高くなります。 PZT 材料の圧電センサーは薄膜熱電対であり、抵抗の温度係数が高いほど薄膜 RTD、感度が高く、測定信号が容易になりますが、高温薄膜センサーの感度はさまざまな敏感な圧電材料で作られています。係数は大きく異なります。高温用薄膜ひずみゲージのひずみ係数は一般に高温合金で1～3、通常のピエゾセラミック製ひずみゲージのひずみ係数は3～9と若干高いですが、半導体ドープひずみゲージのひずみ係数（100～200）に匹敵し、まだ十分ではありません。合金で作られた薄膜熱電対のゼーベック係数は低く、圧電セラミックで作られた薄膜熱電対のゼーベック係数はわずかに高くなります。

性能高温

敏感な素材は信号を生成する役割を担っており、限られた温度に耐えることができます。温度が一定の温度を超えると、超音波圧電セラミックトランスデューサでは、敏感な圧電材料に相変化や亀裂が発生し、電気的性能に影響を与え、最終的には薄膜センサーの故障につながります。現在、合金は 1 100 °C の温度に耐えることができ、圧電セラミックは 1 500 °C の温度に耐えることができます。高温用途 (航空エンジンの高温領域など) では、温度は 1700 °C を超えています。現在、高温薄膜センサーは、高温に強く、より高温センサーに耐えられるピエゾ材料とプロセスを選択することに耐えられなくなりました。

プロセス敏感なピエゾ材料の製造

圧電セラミックセンサーは繊細な材料であり、耐高温性と耐酸化性という特性を備えています。初期状態は液体です。約９０℃〜約１００℃の温度で光硬化または熱硬化した後、その温度は約３００℃〜６００℃である。架橋が行われ、前駆体圧電セラミックは最終的に約 1000 °C の温度で熱分解されます。前駆体圧電セラミックは 1,400 °C を超える温度で安定して動作しますが、架橋および熱分解中に収縮し、通常は約 30% 収縮します。フィラーを添加すると収縮を軽減できます。前駆体圧電ディスク振動センサーを使用して身体部品を製造する成熟したプロセスは存在しますが、その薄膜パターニングプロセスに関する報告はほとんどありません。ニッケル基合金上の PDC 薄膜のパターニングプロセスに関する報告はありません。したがって、高温の薄膜センサーの製造にピエゾセラミックスを使用するには、収縮の解決が必要です。これには問題があり、パターニングプロセスにも問題があります。適切な材料を選択すると、高温薄膜センサーの感度係数を向上させることができます。高温薄膜センサーの感度係数は、多層感応材料をドーピングして感応材料の組成を変えることによっても改善することができる。