Wpływ wysokiej i niskiej temperatury na ceramikę piezoelektryczną

Kiedy klienci pytają o temperaturę użytkowania ceramiki piezoelektrycznej, często spotykamy się z różnymi problemami. Czy ceramika piezoelektryczna może wytrzymać wysokie temperatury? Czy można stosować ceramikę ekologiczną niskotemperaturową? Czy temperatura ma duży wpływ na ceramikę piezoelektryczną? Porozmawiajmy dzisiaj o wpływie temperatury na ceramikę piezoelektryczną.

Wykonanie Materiał przetwornika piezoelektrycznego zależy od temperatury. Zmiany temperatury znacznie zmienią działanie ceramiki piezoelektrycznej. Na przykład pojemność i współczynnik strat będą rosły wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy nadmierna temperatura zmniejszy wydajność i żywotność. Dlatego temperatura jest bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na wyniki eksperymentów. Zaleca się, aby użytkownicy wzięli pod uwagę współczynnik temperatury podczas eksperymentu w różnych środowiskach zastosowań.

Wzrost temperatury spowoduje znaczną zmianę stałej dielektrycznej ceramiki piezoelektrycznej, to znaczy zmieni się pojemność ceramiki piezoelektrycznej, a pojemność ceramiki piezoelektrycznej wzrośnie o około 40% od temperatury pokojowej do 80 ° C.

1. Zakres temperatur stosowania ceramiki piezoelektrycznej?
   Zależy to od temperatury Curie piezoelektrycznego materiału ceramicznego. Ceramika piezoelektryczna do układania w stosy z serii PST 150, której zwykle używamy, ma temperaturę Curie wynoszącą 155 ° C. Zalecana bezpieczna temperatura użytkowania wynosi od -25 do 80 ° C. W przypadku wysokonapięciowych materiałów piezoelektrycznych ceramiki piezoelektrycznej hs / ht temperatura Curie wynosi 340 ° C. Zalecana bezpieczna temperatura użytkowania wynosi około 175 ° C. Ceramika piezoelektryczna niskotemperaturowa i wysokotemperaturowa wytrzymuje temperatury 200 ° C.

   
   

2. 
   Zakres temperatur przechowywania ceramiki piezoelektrycznej?
   Zalecana temperatura przechowywania wynosi od -5 do 40°C, a wilgotność względna jest mniejsza niż 40%. Dobór sterownika pracy dynamicznej: Gdy ceramika piezoelektryczna pracuje dynamicznie, na skutek tarcia wewnętrznego podczas rozszerzania i kurczenia się ceramiki piezoelektrycznej, około 5-20% mocy napędowej zamieniane jest na ciepło wytwarzane przez ceramikę piezoelektryczną. Kiedy ceramika piezoelektryczna pracuje dynamicznie, generowane jest ciepło, a temperatura wzrasta. W tym momencie pojemność elektrostatyczna ceramiki piezoelektrycznej odpowiednio wzrośnie. Dlatego przy wyborze odpowiedniego sterownika nie można po prostu obliczyć wymaganego prądu na podstawie pojemności zmierzonej w temperaturze pokojowej w tabeli parametrów.

   
   

3. Temperatura Curie
   Temperatura Curie ceramiki piezoelektrycznej to temperatura przejścia magnetycznego. Kiedy ceramika piezoelektryczna osiągnie punkt temperatury Curie, im bliżej temperatury Curie ceramiki piezoelektrycznej będzie temperatura Curie, tym bardziej zmienia się wydajność ceramiki piezoelektrycznej. Dlatego w procesie stosowania ceramiki piezoelektrycznej musi ona być znacznie niższa od temperatury Curie, a zui nie wyższa niż połowa temperatury Curie. Punkt temperatury Curie ceramiki piezoelektrycznej z różnych materiałów jest inny. Ogólnie rzecz biorąc, punkt temperatury Curie niskonapięciowej laminowanej ceramiki piezoelektrycznej wynosi około 150-200 ° C, a punkt temperatury stacji niskonapięciowej i wysokotemperaturowej ceramiki piezoelektrycznej wynosi około 340 ° C. Temperatura wewnątrz wynosi około 215-340 ° C.

   
   

4. Jaki jest współczynnik rozszerzalności cieplnej?
   Współczynnik osiowej rozszerzalności liniowej niskotemperaturowej laminowanej współwypalanej ceramiki piezoelektrycznej (w zakresie -40 ~ 120°C) wynosi -5 ppm/°C, natomiast osiowy współczynnik rozszerzalności liniowej wysokociśnieniowej ceramiki piezoelektrycznej wynosi +2 ppm/°C.

5.Czy zmienia się zdolność odkształcenia piezoelektrycznego?
Zdolność odkształcenia e przemieszczenie / napięcie piezoelektryczny przetwornik ceramiczny wyraża się współczynnikiem d33 w tabeli parametrów materiału. W porównaniu z pracą w temperaturze pokojowej, gdy temperatura spada, wytrzymałość na odkształcenia odpowiednio maleje. Podczas pracy w bardzo niskich temperaturach efekt piezoelektryczny jest znacznie zmniejszony. Wpływ wzrostu temperatury na d33 zależy od temperatury Curie użytego piezoelektrycznego materiału ceramicznego. Sprawność piezoelektryczna miękkich materiałów nieznacznie maleje. Gdy temperatura wzrośnie do 80°C, gdy napięcie robocze wynosi 0-150 V, przemieszczenie ułożonej w stos ceramiki piezoelektrycznej PST 150/5x5/20 wynosi około 19 µm. Jest to 20 μm. Wysokotemperaturowe piezoelektryczne materiały ceramiczne to głównie hs/ht. Gdy temperatura wzrasta do 100°C, wydajność piezoelektryczna wzrasta o około 5%.

6. A co z pracą ceramiki piezoelektrycznej w środowiskach o wysokiej temperaturze?
Wiele aplikacji może działać w środowiskach o wysokiej temperaturze. W tej chwili standardowa ceramika piezoelektryczna nie jest już w stanie zaspokoić potrzeb użytkowników. Można wybrać wyłącznie ceramikę piezoelektryczną o wysokiej temperaturze ze specjalnymi materiałami. Rdzeń może stanowić ułożoną w stosy ceramikę piezoelektryczną z serii NAC 6024 lub serii xmt. Jutro środowisko o wysokiej temperaturze 200 ℃ i może być używane w środowisku o temperaturze 150 ℃.

7. Wymaga dużej dynamiki pracy ceramiki piezoelektrycznej.
W niektórych zastosowaniach wymagających wibracji o wysokiej częstotliwości, takich jak precyzyjna obróbka i aktywna kontrola wibracji, jak kontrolować wzrost temperatury spowodowany tarciem wewnętrznym ceramiki piezoelektrycznej o wysokiej częstotliwości? Naszą typową metodą jest głównie przyszłe zewnętrzne chłodzenie powietrzem lub stabilność termiczna rdzenia i radiatory. Szybkie przewodzenie ciepła przez urządzenie zmniejsza ryzyko uszkodzenia ceramiki piezoelektrycznej spowodowanego nagrzewaniem o wysokiej częstotliwości. Wybór rdzenia stabilizatora termicznego jutro może ponad trzykrotnie zwiększyć moc dynamiczną ceramiki piezoelektrycznej.

8. Czy ceramika piezoelektryczna jest odporna na niskie temperatury?
Rdzeń może być dostarczony z Już jutro piezoelektryczny kryształ płytowy na niskie temperatury -273°C. Należy jednak wiedzieć, że efekt piezoelektryczny ceramiki piezoelektrycznej poniżej temperatury pokojowej zostanie zmniejszony, a moc wyjściowa i przemieszczenie ceramiki piezoelektrycznej zostaną znacznie zmniejszone. W niskiej temperaturze <260 K strata w cieczy wynosi około 0/K. W atmosferze azotu przemieszczenie ceramiki piezoelektrycznej wynosi około 10% temperatury pokojowej.

Piezoelektryczny arkusz ceramiczny, którego zwykle używamy, jest półbipolarną ceramiką piezoelektryczną, to znaczy podciśnienie, które może wytrzymać ceramika piezoelektryczna, wynosi 20% maksymalnego napięcia dodatniego. Ze względu na dużą odporność materiału ceramicznego na depolaryzację w środowisku o niskiej temperaturze, możliwe jest napędzanie piezoelektrycznego ceramicznego bipolaru w środowisku o bardzo niskiej temperaturze, uzyskując w ten sposób podwójne przemieszczenie. Na przykład PST 150 zmniejsza swoją zdolność odkształcenia do 20% temperatury pokojowej w niskiej temperaturze 77 K, ale 40% jednobiegunowego przemieszczenia w temperaturze pokojowej można uzyskać metodą bipolarną. W środowisku o bardzo niskiej temperaturze należy wybrać drut z miedzi manganowej o niższej przewodności cieplnej, aby nie mieć wpływu na środowisko o niskiej temperaturze.