Sifat piezoelektrik seramik piezoelektrik biasa dan bahan piezoelektrik

 

Seramik piezoelektrik ialah bahan piezoelektrik polikristalin tiruan. Butiran kristal di dalam bahan mempunyai banyak domain elektrik terpolarisasi secara spontan, yang mempunyai arah polarisasi tertentu, supaya terdapat medan elektrik. Apabila tiada medan elektrik luaran, domain elektrik diedarkan secara rawak dalam kristal, kesan polarisasi masing-masing dibatalkan, dan polarisasi dalaman seramik piezoelektrik adalah sifar. Oleh itu, seramik piezoelektrik asal adalah neutral dan tidak mempunyai sifat piezoelektrik.

 

Apabila medan elektrik luaran digunakan pada seramik, arah polarisasi domain elektrik diputar dan cenderung untuk disusun mengikut arah medan elektrik luaran, supaya bahan itu terkutub. Semakin kuat medan elektrik luaran, semakin banyak domain elektrik dipusingkan dengan lebih tepat ke arah medan elektrik luaran. Biarkan keamatan medan elektrik luaran cukup besar untuk menepu polarisasi bahan, iaitu, apabila arah polarisasi domain elektrik konsisten dengan arah medan elektrik luaran, apabila medan elektrik luaran dialihkan, arah polarisasi domain elektrik pada dasarnya berubah, iaitu, tiang yang tinggal Apabila kekuatannya sangat tinggi, bahan mempunyai sifat piezoelektrik.

 

Biasa seramik piezoelektrik ultrasonik :

(1) Barium titanate (BaTiO3) seramik piezoelektrik

Ia mempunyai pekali piezoelektrik yang tinggi dan pemalar dielektrik, dan kekuatan mekanikalnya tidak sebaik kuarza.

 

(2) Pb(Zr Ti)O3 siri zirkonat titanat seramik piezoelektrik (PZT)

Pekali piezoelektrik adalah tinggi, dan perubahan pelbagai parameter elektromekanikal dengan suhu, masa dan keadaan luaran yang lain adalah kecil. Menambah satu atau dua unsur surih pada asas titanat zirkonat plumbum boleh mendapatkan bahan PZT dengan sifat yang berbeza.

 

(3) Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 Piezoelektrik Seramik (PMN)

Dengan pekali piezoelektrik yang tinggi, ia boleh terus berfungsi di bawah tekanan sehingga 700kg/cm2, dan boleh digunakan sebagai penderia daya pada suhu tinggi.

 

Bahan piezoelektrik:

Semikonduktor piezoelektrik

Termasuk zink sulfida, kadmium sulfida, zink oksida, kadmium sulfida

Ia mempunyai kedua-dua sifat piezoelektrik dan semikonduktor

Bahan piezoelektrik polimer organik:

Satu ialah polimer molekul tinggi

Kelebihan polivinilidena fluorida (PVF2), polivinil klorida (PVC) dan polivinil fluorida: tekstur lembut, kekuatan tegangan tinggi dan rintangan hentaman. Jenis lain ialah sebatian polimer yang didopkan dengan barium titanat (BaTiO3)

 

 

1. Bahan-bahan: Jalankan pra-pemprosesan bahan, keluarkan kekotoran dan lembapan, dan kemudian timbang pelbagai bahan mentah cakera piezoceramics mengikut nisbah formula. Ambil perhatian bahawa sejumlah kecil bahan tambahan harus diletakkan di tengah-tengah bahan yang besar.

 

2. Mencampur dan mengisar: tujuannya adalah untuk mencampur dan mengisar pelbagai bahan mentah untuk menyediakan keadaan bagi tindak balas fasa pepejal pra-pengkalsinan. Secara amnya, pengisaran kering atau pengisaran basah diguna pakai. Pengilangan kering boleh digunakan untuk kelompok kecil, dan pengilangan bola kacau atau pengilangan jet boleh digunakan untuk kelompok besar, dengan kecekapan tinggi.

 

3. Pra-penembakan: Tujuannya adalah untuk menjalankan tindak balas keadaan pepejal pelbagai bahan mentah pada suhu tinggi untuk mensintesis seramik piezoelektrik. Proses ini sangat penting. Ia secara langsung akan menjejaskan keadaan pensinteran dan prestasi produk akhir.

 

4. Pengisaran halus sekunder: Tujuannya adalah untuk bergetar halus, mencampur dan mengisar serbuk seramik piezoelektrik pra-dibakar, untuk meletakkan asas yang kukuh untuk prestasi seragam porselin.

 

5. Granulasi: Tujuannya adalah untuk membuat serbuk membentuk butiran berketumpatan tinggi dengan kecairan yang baik. Kaedah ini boleh dijalankan secara manual tetapi kecekapannya rendah. Kaedah cekap semasa ialah menggunakan granulasi semburan. Proses ini melibatkan penambahan pelekat.

 

6. Membentuk: Tujuannya adalah untuk menekan bahan berbutir ke dalam kosong saiz pasang siap yang diperlukan.

 

7. Pelepasan plastik: tujuannya adalah untuk mengeluarkan pengikat yang ditambahkan semasa granulasi dari tempat kosong.

 

8. Mensinter ke dalam porselin: Kosong dimeterai dan disinter ke dalam porselin pada suhu tinggi. Pautan ini sangat penting.

 

9. Pemprosesan bentuk: Mengisar produk terbakar kepada saiz produk siap yang diperlukan.

 

10. Elektrod: Tetapkan elektrod konduktif atas pada permukaan seramik yang diperlukan. Kaedah umum termasuk pembakaran lapisan perak, pemendapan kimia dan salutan vakum.

 

11. Polarisasi voltan tinggi: jadikan domain elektrik di dalam seramik sejajar, supaya seramik mempunyai sifat piezoelektrik.

 

Dua belas. Ujian penuaan: Selepas prestasi seramik stabil, semak pelbagai penunjuk untuk melihat sama ada keperluan prestasi yang diharapkan telah dipenuhi.

 

Sebagai perbandingan, transduser seramik piezoelektrik bawah air mempunyai piezoelektrik yang kuat, pemalar dielektrik yang tinggi, dan boleh diproses menjadi bentuk, tetapi mempunyai faktor kualiti mekanikal yang rendah, kehilangan elektrik yang besar, dan kestabilan yang lemah, jadi ia sesuai untuk transduser berkuasa tinggi dan penapis jalur lebar Dan aplikasi lain, tetapi tidak sesuai untuk aplikasi frekuensi tinggi, kestabilan tinggi. Kristal tunggal piezoelektrik seperti kuarza mempunyai piezoelektrik yang lemah, pemalar dielektrik rendah, dan had saiz disebabkan oleh sekatan jenis potong, tetapi ia mempunyai kestabilan yang tinggi dan faktor kualiti mekanikal yang tinggi. Mereka kebanyakannya digunakan sebagai pengayun untuk kawalan frekuensi standard, selektiviti tinggi (berbilang Ia adalah penapis jalur sempit frekuensi tinggi) dan transduser ultrasonik berfrekuensi tinggi, suhu tinggi, dsb.