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鉛フリーの圧電セラミックスですが、圧電分野では鉛ベースの圧電セラミックスが多くの用途を占めています。しかし、ベースとなる圧電セラミックスは人体や環境に有害な材料です。中でも有毒なものは加工や焼結の際に揮発しやすく、人体や環境に悪影響を及ぼします。このため、電子材料分野においては、圧電セラミックスに匹敵する鉛を含まない圧電セラミックス材料の探索が急務となっている。現在、国内外の研究ホットスポットは主に 2 つのカテゴリーに焦点を当てています。 圧電セラミックセンサー とペロブスカイト構造の鉛フリー圧電セラミックス。積層型圧電セラミックスは、二次元ペロブスカイトが交互に規則的に配列された構造となっています。その特殊な層状構造により、低誘電率、高いキュリー温度、高い電気機械結合係数、明らかな異方性と高い抵抗率といった特性が決定されます。絶縁破壊率が低く、焼結温度が低い。これらの特性により、圧電セラミックは高温および高周波の用途に特に適していることがわかり、高電力共振下での圧電セラミックの性能が不安定になるという欠点が解決されます。しかし、タンタル積層圧電セラミックには独自の欠点があります。1 つは抗電界が高すぎるため、分極が起こりにくいことです。もう 1 つは、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、主に高温分極が使用されます。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。高インピーダンスを得るためにベースがドープされ、その結果の密度は理論上の抵抗率を上回ります。さらに、ベースにもドーピングが施され、JG は最大 01 A66 となりました。これらの特性により、タンタル圧電セラミックが高温センサー、発振器、フィルターに適していることがわかります。
セラミックの特性を低温焼結を使用して研究しました。結果は、すべてのサンプルが理論上の AD 密度を持ち、第 2 相が生成されないことを示しています。ドーピングにより粒子サイズが減少し、異方性成長が制限されます。ペロブスカイト構造用の鉛フリー圧電セラミックスの中で、鉛フリー圧電セラミックスとしてはサイズが大きく、ドライバーやハイパワーデバイスとしての用途に適しています。ただし、ピエゾ セラミックの低いキュリー温度、大きな保磁力、および低い相対密度により、その用途要件が制限されます。鉛および重金属の使用を段階的に排除します。現時点では、特に密度の点で、準備はまだ非常に困難です。ドーピングにより焼結密度を高めることができます。ナノ粉末を使用して微粉砕してナノ粉末を製造し、焼結鍛造によって相対密度のペロブスカイト圧電セラミックを製造するチタン酸ナトリウムストロンチウム圧電セラミックも、鉛フリー圧電セラミックの研究のホットスポットです。ペロブスカイト構造を持っています。同様に、チタン酸ナトリウムビスマスも圧電活性が低く、抗電界が大きいです。現在、チタン酸バリウムナトリウムの改質材料の保磁場は、主に複数の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低減される。以上より、現状では鉛を含む圧電セラミックスでも無鉛の圧電セラミックスでも、主に各種ドーパントの添加により改質されていることが分かります。したがって、圧電セラミック材料は一般に複雑なセラミック固溶体です。複数の成分からなる材料の組成により、さらに複雑さが増します。これは材料の性能試験に大きな困難をもたらすでしょう。従来の手法による材料の性能解析では、ある条件の変化が性能に与える影響を知るために、他の条件を固定し、調査中の条件を解析するために多数の実験が行われることがよくありました。特定の条件下で他のいくつかの条件の影響を研究する場合、状況はさらに複雑になります。人工ニューラル ネットワークを使用して正確な数学モデルを確立し、パフォーマンスを正確に予測します。方法は正確です！さらに重要なのは、最適なパフォーマンスの計算式を予算化でき、その実際的な価値は計り知れないということです。
