Prosess for piezoelektrisk keramisk fysisk mekanisme

Piezoelektrisk keramikk er en polykrystallinsk film med piezoelektrisk effekt, og produksjonsprosessen er oppkalt etter dens lignende produksjonsprosess (råmaterialepulverisering, støping, høytemperatursintring). Noen anisotrope piezokrystaller gjennomgår deformasjon under mekanisk kraft, noe som får de ladede partiklene til å bli relativt fortrengt,PZT-materiale piezokeramisk skive resulterer i positive og negative bundne ladninger på overflaten av piezokrystallen. Dette fenomenet kalles piezoelektrisk effekt. Denne egenskapen til krystallen kalles piezoelektrisitet. Piezoelektrisitet ble oppdaget i 1880 av brødrene J. Curie og P. Curie. Noen måneder senere bekreftet de eksperimentelt den inverse piezoelektriske effekten, det vil si at når en spenning påføres piezokrystallen, vil piezokrystallen gjennomgå geometrisk deformasjon. Før 1940 var det bare kjent to typer ferroelektriske stoffer (ikke bare spontant polarisert i et visst temperaturområde, men også den spontane polariseringen av krystallene som kan reorienteres på grunn av den ytre feltstyrken): den ene er resten salt og noe nært beslektet tartrat; en er kaliumdihydrogenfosfat og dets ekvivalent. Førstnevnte har piezoelektrisitet ved normal temperatur, og har teknisk bruksverdi, men har den ulempen at den er lett å løse opp; sistnevnte har piezoelektrisitet ved lav temperatur (mindre enn -14 C), og den tekniske bruksverdien er ikke stor. Bariumtitanat (BaTiO) ble funnet å ha en unormalt høy dielektrisk konstant mellom 1942 og 1945. Det ble snart funnet å være piezoelektrisk, og oppdagelsen av BaTi O piezoelektrisk keramikk var et kvantesprang i piezoelektriske materialer. Tidligere var det bare et piezoelektrisk enkeltkrystallmateriale, og deretter dukket det opp et piezoelektrisk polykrystallinsk materiale, piezoelektrisk keramikk og ble mye brukt. I 1947 brukte USA BaTiO-keramikk til å lage pickuper for fonografer. Japan brukte den to år senere enn USA. BaTiO har den ulempen at piezoelektrisiteten er svakere enn hvilesaltet og piezoelektrisiteten er større enn piezokvartskrystallen med temperatur. I 1954 oppdaget B. Jaffe og andre det piezoelektriske PbZrO-PbTiO (PZT) solid løsningssystemet, som er en epokegjørende hendelse som gjorde det umulig å fremstille enheter i BaTiO-tiden. Siden den gang har PZT transparent piezoelektrisk keramikk blitt utviklet for å utvide anvendelsen av piezoelektrisk keramikk til optikkfeltet. Så langt er bruken av piezoelektrisk keramikk, fra utviklingen av universet til familiens liv, ekstremt omfattende. Kinas forskning på piezoelektrisk keramikk begynte på slutten av 1950-tallet, omtrent 10 år senere enn utlandet. For tiden er det ganske sterke krefter i prøveproduksjon og industriell produksjon av piezoelektrisk keramikk. Mange materialer har nådd eller er nært internasjonalt nivå.

Den fysiske mekanismen til piezokeramisk piezoelektrisitet

Piezoelektrisk keramikk er polykrystaller hvis piezoelektrisitet kan forklares med piezoelektrisiteten til piezoelektriske skiver krystall . Under påvirkning av mekanisk kraft endres det totale elektriske dipolmomentet (polarisering), noe som resulterer i et piezoelektrisk fenomen. Piezoelektrisitet er nært knyttet til polarisering, deformasjon.

Mikroskopisk polarisasjonsmekanisme Polarisasjonstilstanden
er en tilstand der det elektriske feltet utøver en relativ forskyvningskraft på det ladede punktet til dielektrikumet og en midlertidig balanse mellom gjensidig tiltrekning mellom ladningene. Det er tre hovedpolarisasjonsmekanismer.

(1) Elektronforskyvningspolarisering - Atomet eller ionet til et dielektrikum faller ikke sammen med det negative ladningssenteret til en positivt ladet kjerne og et skallelektron under påvirkning av en elektrisk feltkraft.
(2) Ilang forskyvningspolarisering - de positive og negative ionene til dielektrikumet er relativt forskjøvet under påvirkning av en elektrisk feltkraft, og genererer derved et elektrisk dipolmoment.
(3) Orienteringspolarisering - de polare molekylene som utgjør dielektrikumet har et visst iboende (iboende) elektrisk moment. På grunn av termisk bevegelse er orienteringen uordnet, det totale elektriske momentet er null. Når et elektrisk felt påføres, er retningen til det elektriske feltet justert og et makroskopisk elektrisk dipolmoment vises.
For anisotrope krystaller, forholdet mellom polarisering og elektrisk felt

2. Piezoelektrisk effekt

(1) Positiv piezoelektrisk effekt
når peizoelektriske skiver keramisk transduser deformeres av en ekstern kraft, de positive og negative ladningssentrene er relativt forskjøvet, og de motsatte ladningene genereres på noen tilsvarende flater, og polarisasjonsintensiteten oppstår. Dette fenomenet uten elektrisk felt og polarisering ved deformasjon kalles en positiv piezoelektrisk effekt.

For anisotrope krystaller påføres stress på piezokrystallen, og krystallen vil vise en proporsjonal polarisering i de tre retningene X, Y og Z, som kalles henholdsvis piezoelektrisk spenningskonstant og piezoelektrisk tøyningskonstant.

(2) Invers piezoelektrisk effekt
Når et elektrisk felt påføres krystallen, genereres ikke bare polarisering, men også deformasjon, og dette fenomenet med deformasjon av det elektriske feltet kalles en invers piezoelektrisk effekt. Dette er fordi når krystallen utsettes for et elektrisk felt, genereres stress (piezoelektrisk stress) inne i krystallen, og piezoelektrisk belastning genereres av stress.
.
3. Mekanisme for trykkeffekt

Den piezoelektriske effekten ble først oppdaget på piezokrystaller. Nå bruker vi PZT-materialekrystaller som en modell for å illustrere den fysiske mekanismen til den piezoelektriske effekten.

Når det ikke påføres trykk, blir de positive og negative ladningssentrene til piezokrystallen fordelt. På dette tidspunktet faller de positive og negative ladningssentrene sammen, og det totale elektriske momentet til piezokrystallen er lik null, og krystalloverflaten er ikke ladet (ikke piezoelektrisk).

Når trykksensoren påføres i x-retningen, deformeres materialkrystallen, og de positive og negative ladningssentrene separeres, det vil si at den elektriske dipolen endres, slik at ladningsakkumulering skjer på X-planet.
Når trykk påføres i Y-aksens retning, vises fordelingen av de positive og negative ladningssentrene til krystallen her, når det totale elektriske dipolmomentet endres og forårsaker en ladningsakkumulering på X-planet motsatt av fronten. Åpenbart er det å erstatte den forrige trykkkraften med en strekkkraft som indikerer at fortegnet på ladningen er reversert. Kort sagt, når en trykksensor påføres en piezoelektrisk krystall, kan det oppstå en piezoelektrisk effekt.