1 domeinbeweging in de Pb (Zr0. 52Ti0. 48)O3 PZT-materiaal piëzo-elektrische keramische samenstelling, de toevoeging van oxiden zoals La2O3, Nb2O5, ThO2 en WO3 vermindert de Qm-waarde. Om de Qm-reductie te verklaren, stelde het het volgende mechanisme voor. Wanneer het vervangen van Pb2 +, Ti4 +, Zr4 + in PZT-keramiek door een metaalion een hogere valentie heeft dan Pb2 + of Ti4 + of Zr4 + zoals La3 +, Nb5 +, W6 +, enz., om de roostervermogenseigenschappen te behouden, worden Pb-vacatures gegenereerd in piëzo-keramiek. Deze Pb-vacatures verminderen de interne spanning die de rotatie van het domein belemmert, zodat het domein gemakkelijk te verplaatsen wordt, de interne wrijving toeneemt, het diëlektrische verlies toeneemt en de Qm-waarde afneemt. Er wordt aangenomen dat de beweging van de domeinmuur ervoor zorgt dat de Qm-waarde wordt verlaagd. Bovendien weet de door Yamauchi en Takahashi afgeleide formule dat de Q-1m-waarde evenredig is met het diëlektrische verlies. Eén van de oorzaken van diëlektrisch verlies is het energieverbruik dat wordt veroorzaakt door de trillingshysteresis van de domeinwand onder invloed van het wisselende elektrische veld. Daarom veroorzaakt de hysteresis van de trilling van de domeinwand het verlies van het medium, waardoor de Qm-waarde afneemt. In het laag Qm gedoteerde gemodificeerde piëzo-elektrische keramische materiaal komt de moeilijkheid van de domeinwandbeweging dus rechtstreeks overeen met de Qm-waarde.
2 Ruimtelading
Wanneer Pb2+, Ti4+, Zr4+ in PZT-piëzo-keramiek worden vervangen door metaalionen met een lagere valentie dan Pb2+ of Ti4+ en Zr4+, zoals K+, Na+, Cr3+, Fe3+, neemt de Qm-waarde opmerkelijk toe. Dit kan worden verklaard door het effect van ruimtelading op het domein. Zuivere PZT-piëzo-elektrische keramiek vertoont gatenvormige geleiding als gevolg van vacatures voor lood, terwijl positief-laagwaardige metaalionadditieven als acceptoren in het lichaam werken. De toevoeging van een goedkoop metaalion vergroot het negatieve centrum en de dragergaten in het piëzokeramische lichaam aanzienlijk, dat wil zeggen, genereert een grote hoeveelheid ruimtelading. Om het elektrische veld te elimineren dat wordt gegenereerd door de discontinue verandering van de domeinmuur, wordt de negatief geladen ruimtelading geconcentreerd in het domein. De positieve pool en de positief geladen ruimtelading zijn geconcentreerd aan het negatieve uiteinde van de domeinmuur en vormen een ruimteladingsveld (Eq) dat hetzelfde is als de polarisatierichting van het domein. Wanneer een extern elektrisch veld wordt aangelegd om het domein te veranderen, wordt niet alleen de spontane polarisatie van het oorspronkelijke domein overwonnen, maar ook het ruimteladingsveld Eq. Dat wil zeggen dat het effect van ruimtelading de beweging van het domein onderdrukt, waardoor de interne wrijving wordt verminderd en de Qm-waarde toeneemt. Om de aanwezigheid in het keramiek te schatten. De hoeveelheid geïntroduceerde ruimtelading kan worden waargenomen. De definitie is de parameter van de hoeveelheid ruimtelading (Ps - Pi) / Ps om de hoeveelheid ruimtelading te karakteriseren. De waarde van (Ps - Pi) / Ps varieert afhankelijk van het type en de hoeveelheid onzuiverheden. Voor goedkope metaaladditieven (harde additieven) neemt de hoeveelheid ruimtelading toe naarmate de hoeveelheid doping toeneemt, terwijl de hoeveelheid ruimtelading voor dure additieven (zachte additieven) klein en bijna onmogelijk te meten is. Daarom is de druk van een hoge Qm-waarde. In elektrische keramiek is de verandering van de Qm-waarde gerelateerd aan de ruimtelading. Wanneer de temperatuur stijgt, migreert de ruimtelading in de ruimte piëzo-keramische kristallen , die de accumulatie van ruimtelading verminderen, de beweging van de domeinmuur bevorderen en de Qm-waarde verlagen. Voor de toevoeging van zachte materialen, als gevolg van keramiek, is de hoeveelheid ruimtelading die in het lichaam wordt gegenereerd klein, en de temperatuurverandering zorgt ervoor dat de migratie van ruimtelading klein is. Daarom is de temperatuurstabiliteit van Qm over het algemeen hoger dan die van een hard additief.
3 Lichaamsweerstand Voor zachte, additief gemodificeerde materialen
de volumeweerstand is 1 tot 2 ordes van grootte hoger dan die van het harde additief-gemodificeerde materiaal, omdat een kleine hoeveelheid doteringsmiddel overtollige elektronen levert. De oorspronkelijke gatenrecombinatie vermindert de concentratie van elektronengaten in het piëzo-keramische lichaam, waardoor de volumeweerstand toeneemt. De hoge volumeweerstand is gunstig voor het vergroten van de polarisatie-elektrische veldsterkte van het piëzo-elektrische keramiek, en de beweging van de domeinoriëntatie is voldoende, wat resulteert in een toename van het diëlektrische verlies en een afname van de Qm-waarde. Voor harde additief gedoteerde materialen gaat de toename van de ruimtelading en bulkweerstand gepaard met een toename van Qm. Hoe lager de temperatuur, hoe groter de bulkweerstand van het materiaal. Het is moeilijk om de ruimtelading te migreren, de domeinbeweging wordt onderdrukt en de Qm-waarde wordt verlaagd. Wanneer de relatie tussen de volumeweerstand en de Qm-waarde kwantitatief wordt gekarakteriseerd, zoals hierboven beschreven, is de Qm-waarde uitgedrukt als een functie van de hoeveelheid ruimtelading en de volumeweerstand.
4 Korrelgrootte Grote korrelgrootte tijdens het polarisatieproces,
de klemspanning die wordt gegenereerd op de korrelgrens is klein, het materiaal is gemakkelijk te polariseren, de interne wrijving wordt verminderd en de Qm-waarde wordt verhoogd. Als de korrelgrootte echter te groot is, ontstaat er een korrelopening. Verhoogde compactheid, die de piëzo-elektrische prestaties beïnvloedt; korrel is te klein, de korrelgrens heeft een sterk klemeffect op het domein, waardoor de stuurbeweging van het domein moeilijk wordt, waardoor de piëzo-elektrische prestaties afnemen. Daarom moet de korrelgrootte gematigd zijn. De studie van met CeO2 gedoteerde Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3)2PbTiZrO3 ternaire piëzo-elektrische keramiek toont aan dat, na toevoeging van CeO2, het keramiek dicht is en de korrels gematigd zijn, wat de microstructuur van het piëzo-keramiek verbetert. Er werd een ultrasoon motormateriaal met staande golf met hoge spanning en hoge Qm-waarde verkregen.
5 Roosterconstantestudie Het fasediagram van PZT-gebaseerd piëzo-elektrische schijftransducermaterialen kunnen worden gevonden dat het aanpassen van de Zr/Ti-verhouding en de derde of vierde component veranderingen in roosterparameters zal veroorzaken; bovendien komen doteringionen het rooster binnen, kristal. De roosterparameter verandert ook. Als de kristalasverhouding c/a toeneemt, is de spontane polarisatie Ps van sommige structuren op het moment van polarisatie moeilijk te roteren, wat resulteert in een afname van de piëzo-elektrische prestaties; en de afname van de piëzo-kristalasverhouding c/a maakt Ps. De omkering is eenvoudig, wat resulteert in een toename van de interne wrijving en een afname van Qm. Daarom beïnvloeden de roosterparameters voor binaire of uit meerdere elementen op lood gebaseerde piëzo-elektrische keramische materialen ook de Qm-waarde.
6 Trillingsmodus De Qm-waarde weerspiegelt de mate van mechanisch verlies veroorzaakt door de interne wrijving van de piëzo-elektrische vibrator tijdens resonantie. Het is duidelijk dat de Qm-waarde gerelateerd is aan de trillingsmodus. Het maakt gebruik van het PMN2PZT piëzo-elektrische keramische materiaal om de piëzo-elektrische vibrator te vervaardigen. Wanneer de Qm-waarde en temperatuur van de gyroscoop viervoudige vibrator en de cilindrische vibrator gerelateerd zijn aan de temperatuur, blijkt dat de Qm-curve van de cilindrische vibrator ongeveer 30 °C lager is dan die van de tetragonale vibrator, oftewel de tetragonale trilling. De Qm-waarde van ongeveer 0°C komt overeen met de Qm-waarde van de cilindrische vibrator van -30 tot 80 °C. Daarom kan het aanpassen van de Qm-waarde niet alleen worden bestudeerd door de keuze van de materiaalsamenstelling, maar ook door de trillingsmodus te veranderen.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd is een professionele fabrikant van piëzo-elektrische keramiek en ultrasone transducers, gewijd aan ultrasone technologie en industriële toepassingen.
