Utvikling av piezoelektriske keramiske materialer

Piezoelektrisk keramikk er en slags polykrystaller med piezoelektriske egenskaper og en viktig del av informasjonsfunksjonell piezoelektrisk keramikk. Med fordelene med høy elektromekanisk koblingskoeffisient, lav pris og enkel masseproduksjon, har piezoelektrisk keramikk blitt mye brukt i ulike felt av sosial produksjon. Spesielt innen ultralyd og elektronisk vitenskap og teknologi har piezoelektrisk keramikk etter hvert vært i en absolutt dominerende posisjon, slik som medisinsk og industriell ultralydtesting, akustisk undervannsdeteksjon, etc. Piezoelektrisk transduser, ultralydmotor, displayenhet, elektronisk styrt polykromatisk filter, etc. Imidlertid krever forskjellige bruksområder i praktiske komponenter. PZT materialparameter for piezoelektrisk keramikk, som tvinger folk til å forbedre ytelsen til piezoelektrisk keramikk. For tiden er det to hovedmetoder i inn- og utland: den ene er dopingmodifikasjon, det vil si doping av noen urenheter; den andre er å forbedre forberedelsesprosessen, den siste fremgangen, forskning og anvendelse av piezoelektrisk keramikk og utviklingstrenden blir kort gjennomgått.        

Grunnleggende egenskaper ved piezoelektrisk keramikk  
        
 De viktigste egenskapene til piezoelektriske keramiske plater transdusere er positiv piezoelektrisitet og invers piezoelektrisitet. Positiv piezoelektrisitet refererer til polarisasjonen forårsaket av den relative forskyvningen av de positive og negative ladningssentrene i noen dielektrika under påvirkning av eksterne mekaniske krefter, noe som resulterer i utseendet av symbolske motsatte bundne ladninger på overflaten av begge ender av dielektrikum. Når den ytre kraften ikke er for stor, er ladningstettheten proporsjonal med den ytre kraften, etter formelen og overflateladningstettheten er den piezoelektriske konstanten, er ekspansjonsspenningen. Tvert imot, når et eksternt elektrisk felt påføres et piezoelektrisk dielektrikum, forskyver og polariserer de positive og negative ladningssentrene i dielektrika ikke bare, men deformerer også dielektrikum på grunn av forskyvningen. Denne effekten kalles invers piezoelektrisitet. Når det elektriske feltet ikke er veldig sterkt, er deformasjonen på linje med det eksterne elektriske feltet. Det seksuelle forholdet er piezoelektrisk belastningskonstant, $ er eksternt elektrisk felt og belastning. Styrken til piezoelektrisk effekt reflekterer koblingsgraden mellom de elastiske og dielektriske egenskapene til krystaller, det vil si koblingsgraden mellom mekaniske og elektriske effekter, som uttrykkes av den elektromekaniske koblingskoeffisienten.      

 Ytelsesforbedring av piezoelektrisk keramikk   

Blyholdig piezoelektrisk sylindertransduser er overlegen annen keramikk i piezoelektriske egenskaper, temperaturstabilitet og curietemperatur på grunn av blyzirkonat-titanat. Deres elektrofysiske egenskaper kan justeres i et bredt spekter ved å endre komponenter eller endre ytre forhold, slik som ternært system og kvartært system, for å møte ulike behov. Sintringstemperaturen til piezokeramikk er generelt høyere, mens fordampningstemperaturen til blyoksid er ca. 1. I tillegg, med utviklingen av overflatemonteringsteknologi, er flerlags chipkondensatorer, induktorer, motstander og andre chipenheter populære i markedet for deres høye effektivitet, miniatyrisering og funksjonelle integrasjon. Imidlertid gjør den høye sintringstemperaturen til piezoelektrisk keramikk det vanskelig for piezokeramiske materialer og elektrodematerialer å oppnå engangs sambrenning. På grunn av samfyring ved lav temperatur kan uedle metaller som nikkel, kobber, sølv og så videre brukes som interne elektroder. Hvis sintringsprosessen kan forbedres når det gjelder å redusere sintringstemperaturen, vil den ikke bare ha viktig teknisk og økonomisk verdi for å begrense, fordampe, sikre materialytelse, redusere miljøforurensning og forlenge utstyrets levetid, men også bli mye brukt i den primære sintringen av flerlags piezoelektriske keramiske komponenter ved bruk av rent sølvnivå. Samtidig sparer det energi. Derfor har utviklingen av lavtemperatursintret piezoelektrisk keramikk blitt en viktig forskningsretning for utvikling av høy ytelse, høy pålitelighet og rimelige flerlags piezoelektriske keramiske kompositter. For tiden inkluderer lavtemperatursintringsmetoder tilsetning av cosolvent-metode, superfinpulvermetode, varmpressingssintringsmetode osv. Resultatene viser at sintringstemperaturen til keramiske pulvere syntetisert ved hydrotermisk metode er lavere enn for pulver uten sintringshjelpemidler ved å tilsette sporplasma i pulverene. Sintringstemperaturen til pulvere syntetisert ved hydrotermisk metode er lavere enn for pulvere fremstilt ved konvensjonell faststoffmetode. Den originale piezoelektriske keramikken basert på piezoelektrisk keramikk er at sintringstemperaturen til keramikken kan reduseres kraftig ved å tilsette glass til keramikken, og de piezoelektriske og dielektriske egenskapene til keramikken kan forbedres. I tillegg synes de også at keramikken fremstilt ved metoden har gode piezoelektriske egenskaper når de sintrer keramikk på følgende måte. Det er funnet at keramikk har de beste dielektriske og piezoelektriske egenskapene ved middels temperatur.
          
Relativ permittivitet,         
Piezoelektrisk tøyningskonstant,        
Den elektromekaniske koblingskoeffisienten,          
Den mekaniske kvalitetsfaktoren,          
Dielektrisk tap.