Ontwikkeling van piëzo-elektrische keramische materialen

Piëzo-elektrische keramiek is een soort polykristallen met piëzo-elektrische eigenschappen en een belangrijk onderdeel van de informatie over functionele piëzo-elektrische keramiek. Met de voordelen van een hoge elektromechanische koppelingscoëfficiënt, lage prijs en gemakkelijke massaproductie, wordt piëzo-elektrische keramiek op grote schaal gebruikt op verschillende gebieden van de sociale productie. Vooral op het gebied van echografie en elektronische wetenschap en technologie heeft piëzo-elektrische keramiek geleidelijk een absolute dominante positie ingenomen, zoals medische en industriële ultrasone tests, akoestische onderwaterdetectie, enz. Piëzo-elektrische transducer, ultrasone motor, weergaveapparaat, elektronisch geregeld polychromatisch filter, enz. In praktische componenten vereisen verschillende toepassingen echter verschillende PZT-materiaalparameter van piëzo-elektrische keramiek, wat mensen dwingt de prestaties van piëzo-elektrische keramiek te verbeteren. Momenteel zijn er twee belangrijke methoden in binnen- en buitenland: de ene is dopingmodificatie, dat wil zeggen het doteren van enkele onzuivere ionen; de andere is het verbeteren van het voorbereidingsproces, de laatste vooruitgang, onderzoek en toepassing van piëzo-elektrische keramiek en de ontwikkelingstrend ervan worden kort besproken.        

Basiseigenschappen van piëzo-elektrische keramiek  
        
 De belangrijkste kenmerken van piëzo-elektrische keramische platentransducers zijn positieve piëzo-elektriciteit en inverse piëzo-elektriciteit. Positieve piëzo-elektriciteit verwijst naar de polarisatie die wordt veroorzaakt door de relatieve verplaatsing van de positieve en negatieve ladingscentra in sommige diëlektrica onder invloed van externe mechanische krachten, wat resulteert in het verschijnen van symbolische tegengestelde ladingen op het oppervlak van beide uiteinden van de diëlektrica. Wanneer de externe kracht niet te groot is, is de ladingsdichtheid evenredig met de externe kracht, volgens de formule en de oppervlakteladingsdichtheid is de piëzo-elektrische constante, de uitzettingsspanning. Integendeel, wanneer een extern elektrisch veld wordt aangelegd op piëzo-elektrische diëlektrica, verplaatsen en polariseren de positieve en negatieve ladingscentra in de diëlektrica niet alleen de diëlektrica, maar vervormen ze ook de diëlektrica als gevolg van de verplaatsing. Dit effect wordt inverse piëzo-elektriciteit genoemd. Wanneer het elektrische veld niet erg sterk is, is de vervorming in lijn met het externe elektrische veld. De seksuele relatie is een piëzo-elektrische spanningsconstante, $ is het externe elektrische veld en de spanning. De sterkte van het piëzo-elektrische effect weerspiegelt de mate van koppeling tussen de elastische en diëlektrische eigenschappen van kristallen, dat wil zeggen de mate van koppeling tussen mechanische en elektrische effecten, die wordt uitgedrukt door de elektromechanische koppelingscoëfficiënt.      

 Prestatieverbetering van piëzo-elektrische keramiek   

Loodhoudend piëzo-elektrische cilindertransducers zijn superieur aan andere keramiek wat betreft piëzo-elektrische eigenschappen, temperatuurstabiliteit en curietemperatuur als gevolg van loodzirkonaat-titanaat. Hun elektrofysische eigenschappen kunnen in een breed bereik worden aangepast door componenten te veranderen of externe omstandigheden te veranderen, zoals het ternaire systeem en het quaternaire systeem, om aan verschillende behoeften te voldoen. De sintertemperatuur van piëzo-keramiek is over het algemeen hoger, terwijl de vervluchtigingstemperatuur van loodoxide ongeveer 1 is. Bovendien zijn, met de ontwikkeling van oppervlakteassemblagetechnologie, meerlaagse chipcondensatoren, inductoren, weerstanden en andere chipapparaten populair op de markt vanwege hun hoge efficiëntie, miniaturisatie en functionele integratie. De hoge sintertemperatuur van piëzo-elektrische keramiek maakt het echter moeilijk voor piëzo-keramische materialen en elektrodematerialen om eenmalig meebakken te bewerkstelligen. Vanwege het bijstoken bij lage temperaturen kunnen onedele metalen zoals nikkel, koper, zilver enzovoort als interne elektroden worden gebruikt. Als het sinterproces kan worden verbeterd in termen van het verlagen van de sintertemperatuur, zal het niet alleen een belangrijke technische en economische waarde hebben bij het beperken, vervluchtigen, waarborgen van materiaalprestaties, het verminderen van milieuvervuiling en het verlengen van de levensduur van apparatuur, maar zal het ook op grote schaal worden gebruikt bij het primaire sinteren van meerlaagse piëzo-elektrische keramische componenten met behulp van puur zilverniveau. Tegelijkertijd bespaart het energie. Daarom is de ontwikkeling van bij lage temperatuur gesinterde piëzo-elektrische keramiek een belangrijke onderzoeksrichting geworden voor de ontwikkeling van hoogwaardige, hoge betrouwbaarheid en goedkope meerlaagse piëzo-elektrische keramische composieten. Momenteel omvatten sintermethoden bij lage temperatuur het toevoegen van co-oplosmiddelmethode, superfijne poedermethode, heetpersen sintermethode, enz. De resultaten laten zien dat de sintertemperatuur van keramische poeders gesynthetiseerd door de hydrothermische methode lager is dan die van poeders zonder sinterhulpmiddelen door sporenplasma aan de poeders toe te voegen. De sintertemperatuur van poeders gesynthetiseerd met behulp van de hydrothermische methode is lager dan die van poeders bereid met de conventionele vastestofmethode. Bij de originele piëzo-elektrische keramiek op basis van piëzo-elektrische keramiek kan de sintertemperatuur van de keramiek aanzienlijk worden verlaagd door glas aan de keramiek toe te voegen, en kunnen de piëzo-elektrische en diëlektrische eigenschappen van de keramiek worden verbeterd. Bovendien denken ze ook dat de keramiek die volgens de methode wordt bereid goede piëzo-elektrische eigenschappen heeft wanneer ze keramiek op de volgende manier sinteren. Het is gebleken dat keramiek de beste diëlektrische en piëzo-elektrische eigenschappen heeft bij gemiddelde temperaturen.
          
Relatieve permittiviteit,         
piëzo-elektrische spanningsconstante,        
de elektromechanische koppelingscoëfficiënt,          
de mechanische kwaliteitsfactor,          
diëlektrisch verlies.