Rozwój piezoelektrycznych materiałów ceramicznych

Ceramika piezoelektryczna jest rodzajem polikryształów o właściwościach piezoelektrycznych i stanowi ważną część informacyjnej ceramiki piezoelektrycznej. Dzięki zaletom wysokiego współczynnika sprzężenia elektromechanicznego, niskiej ceny i łatwej produkcji masowej, ceramika piezoelektryczna jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach produkcji społecznej. Zwłaszcza w dziedzinie ultradźwięków oraz nauki i technologii elektronicznej ceramika piezoelektryczna stopniowo zajmuje absolutną dominującą pozycję, np. w medycznych i przemysłowych testach ultradźwiękowych, podwodnej detekcji akustycznej itp. Przetwornik piezoelektryczny, silnik ultradźwiękowy, urządzenie wyświetlające, elektronicznie sterowany filtr polichromatyczny itp. Jednak w przypadku praktycznych komponentów różne zastosowania wymagają różnych Parametr materiałowy PZT ceramiki piezoelektrycznej, który zmusza ludzi do poprawy wydajności ceramiki piezoelektrycznej. Obecnie w kraju i za granicą istnieją dwie główne metody: jedna to modyfikacja dopingowa, czyli domieszkowanie niektórych jonów zanieczyszczeń; drugim jest doskonalenie procesu przygotowania. Pokrótce omówiono najnowsze postępy, badania i zastosowanie ceramiki piezoelektrycznej oraz kierunki jej rozwoju.        

Podstawowe właściwości ceramiki piezoelektrycznej  
        
 Najważniejsze cechy Przetworniki piezoelektrycznych płytek ceramicznych to piezoelektryczność dodatnia i piezoelektryczność odwrotna. Dodatnia piezoelektryczność odnosi się do polaryzacji spowodowanej względnym przemieszczeniem ośrodków ładunku dodatniego i ujemnego w niektórych dielektrykach pod wpływem zewnętrznych sił mechanicznych, co skutkuje pojawieniem się symbolicznych przeciwstawnych ładunków na powierzchni obu końców dielektryków. Gdy siła zewnętrzna nie jest zbyt duża, gęstość ładunku jest proporcjonalna do siły zewnętrznej, zgodnie ze wzorem, a gęstość ładunku powierzchniowego jest stałą piezoelektryczną, czyli naprężeniem rozszerzającym. I odwrotnie, gdy do dielektryka piezoelektrycznego zostanie przyłożone zewnętrzne pole elektryczne, centra ładunku dodatniego i ujemnego w dielektrykach nie tylko przemieszczają się i polaryzują, ale także odkształcają dielektryki w wyniku przemieszczenia. Efekt ten nazywany jest odwrotną piezoelektrycznością. Gdy pole elektryczne nie jest zbyt silne, odkształcenie jest zgodne z zewnętrznym polem elektrycznym. Związek seksualny jest stałym napięciem piezoelektrycznym, $ jest zewnętrznym polem elektrycznym i napięciem. Siła efektu piezoelektrycznego odzwierciedla stopień sprzężenia właściwości elastycznych i dielektrycznych kryształów, czyli stopień sprzężenia efektów mechanicznych i elektrycznych, który wyraża się współczynnikiem sprzężenia elektromechanicznego.      

 Poprawa wydajności ceramiki piezoelektrycznej   

Zawierający ołów Piezoelektryczny przetwornik cylindryczny przewyższa inne materiały ceramiczne pod względem właściwości piezoelektrycznych, stabilności temperaturowej i temperatury Curie dzięki obecności tytanianu cyrkonu ołowiu. Ich właściwości elektrofizyczne można regulować w szerokim zakresie poprzez zmianę komponentów lub zmianę warunków zewnętrznych, takich jak układ trójskładnikowy i układ czwartorzędowy, w celu spełnienia różnych potrzeb. Temperatura spiekania ceramiki piezoelektrycznej jest na ogół wyższa, podczas gdy temperatura ulatniania tlenku ołowiu wynosi około 1. Ponadto wraz z rozwojem technologii montażu powierzchniowego na rynku popularne są wielowarstwowe kondensatory chipowe, cewki indukcyjne, rezystory i inne urządzenia chipowe ze względu na ich wysoką wydajność, miniaturyzację i integrację funkcjonalną. Jednakże wysoka temperatura spiekania ceramiki piezoelektrycznej utrudnia jednorazowym współspalaniu materiałów piezoceramicznych i materiałów elektrodowych. Ze względu na współspalanie w niskiej temperaturze metale nieszlachetne, takie jak nikiel, miedź, srebro itp., mogą być stosowane jako elektrody wewnętrzne. Jeśli proces spiekania można ulepszyć pod względem obniżenia temperatury spiekania, będzie on miał nie tylko ważną wartość techniczną i ekonomiczną w ograniczaniu, ulatnianiu, zapewnianiu wydajności materiału, zmniejszaniu zanieczyszczenia środowiska i przedłużaniu żywotności sprzętu, ale także będzie szeroko stosowany w pierwotnym spiekaniu wielowarstwowych piezoelektrycznych elementów ceramicznych przy użyciu poziomu czystego srebra. Jednocześnie oszczędza energię. Dlatego rozwój niskotemperaturowej spiekanej ceramiki piezoelektrycznej stał się ważnym kierunkiem badawczym dla rozwoju wielowarstwowych piezoelektrycznych kompozytów ceramicznych o wysokiej wydajności, wysokiej niezawodności i niskich kosztach. Obecnie metody spiekania w niskiej temperaturze obejmują metodę dodawania współrozpuszczalnika, metodę bardzo drobnego proszku, metodę spiekania przez prasowanie na gorąco itp. Wyniki pokazują, że temperatura spiekania proszków ceramicznych syntetyzowanych metodą hydrotermalną jest niższa niż proszków bez środków spiekających poprzez dodanie do proszków śladowej plazmy. Temperatura spiekania proszków syntetyzowanych metodą hydrotermalną jest niższa niż proszków wytwarzanych konwencjonalną metodą w stanie stałym. Oryginalna ceramika piezoelektryczna oparta na ceramice piezoelektrycznej to temperatura spiekania ceramiki, którą można znacznie obniżyć poprzez dodanie szkła do ceramiki, a także można poprawić właściwości piezoelektryczne i dielektryczne ceramiki. Ponadto uważają również, że ceramika przygotowana tą metodą ma dobre właściwości piezoelektryczne podczas spiekania ceramiki w następujący sposób. Stwierdzono, że ceramika ma najlepsze właściwości dielektryczne i piezoelektryczne w średniej temperaturze.
          
Przenikalność względna,         
Stała odkształcenia piezoelektrycznego,        
Współczynnik sprzężenia elektromechanicznego,          
Współczynnik jakości mechanicznej,          
Straty dielektryczne.