Nowe zastosowanie piezoelektrycznych materiałów ceramicznych

Bezołowiowa ceramika piezoelektryczna, chociaż w polu piezoelektrycznym dominują ceramika piezoelektryczna na bazie ołowiu. Jednak podstawowa ceramika piezoelektryczna jest materiałem szkodliwym dla organizmu ludzkiego i środowiska. Wśród nich substancje toksyczne łatwo ulatniają się podczas przetwarzania i spiekania, powodując szkody dla organizmu ludzkiego i środowiska. Dlatego pilną potrzebą w dziedzinie materiałów elektronicznych stało się poszukiwanie piezoelektrycznego materiału ceramicznego, który jest porównywalny z ceramiką piezoelektryczną i nie zawiera ołowiu. Obecnie hotspoty badawcze w kraju i za granicą skupiają się głównie na dwóch kategoriach: zawierających bizmut czujnik piezoceramiczny i bezołowiowa ceramika piezoelektryczna o strukturze perowskitu. Warstwowa ceramika piezoelektryczna składa się z dwuwymiarowego perowskitu i warstw ułożonych naprzemiennie. Jego specjalna warstwowa struktura determinuje następujące właściwości: niską stałą dielektryczną, wysoką temperaturę Curie, wysoki współczynnik sprzężenia elektromechanicznego oraz oczywistą anizotropię i wysoką rezystywność. Niska szybkość rozpadu dielektryka i niska temperatura spiekania. Te cechy decydują o tym, że ceramika piezoelektryczna szczególnie nadaje się do zastosowań w wysokich temperaturach i wysokich częstotliwościach, rozwiązując w ten sposób defekt niestabilnej pracy ceramiki piezoelektrycznej w warunkach rezonansu o dużej mocy. Jednakże ceramika piezoelektryczna z warstwą tantalu ma swoje wady: jedną z nich jest to, że pole koercyjne jest zbyt duże, co nie sprzyja polaryzacji; drugim jest niska aktywność piezoelektryczna i niska rezystancja. Aby przezwyciężyć te dwie wady, głównym zastosowaniem jest polaryzacja wysokotemperaturowa, ponieważ pole koercyjne maleje wraz ze wzrostem temperatury i modyfikacją domieszkowania. Aby uzyskać wysoką impedancję, podstawa jest domieszkowana, a gęstości wyników są zarówno teoretyczne, jak i powyżej rezystywności. Ponadto baza również została domieszkowana, co dało JG aż do 01 A66. Te właściwości decydują, że tantalowa ceramika piezoelektryczna nadaje się do czujników wysokotemperaturowych, oscylatorów i filtrów. 

Właściwości ceramiki badano metodą spiekania w niskiej temperaturze. Wyniki pokazują, że wszystkie próbki mają teoretyczną gęstość AD i nie jest wytwarzana żadna druga faza; domieszkowanie zmniejsza wielkość ziaren i ogranicza wzrost anizotropowy; W bezołowiowej ceramice piezoelektrycznej do struktur perowskitowych ma duży rozmiar jak na bezołowiową ceramikę piezoelektryczną i nadaje się do stosowania jako sterownik i urządzenie dużej mocy. Jednakże niska temperatura Curie, duże pole koercyjne i niska gęstość względna ceramiki piezoelektrycznej ograniczają wymagania dotyczące jej zastosowania. Stopniowo eliminuj stosowanie ołowiu i metali ciężkich. Obecnie przygotowanie jest nadal bardzo trudne, szczególnie pod względem gęstości. Domieszkowanie może zwiększyć gęstość spiekania; Używając nanoproszku do produkcji nanoproszku przez drobne mielenie i przygotowując perowskitową ceramikę piezoelektryczną o względnej gęstości poprzez spiekanie, ceramika piezoelektryczna z tytanianem strontu sodu jest również gorącym punktem w badaniach bezołowiowej ceramiki piezoelektrycznej. Posiadający strukturę perowskitu. Podobnie tytanian bizmutu sodu ma również niską aktywność piezoelektryczną i duże pole koercyjne. Obecnie pole koercyjne modyfikowanego materiału tytanianu sodu i baru zmniejsza się głównie poprzez dodanie wielu domieszek struktury perowskitu; ceramika piezoelektryczna została znacznie ulepszona, a materiał nadaje się do produkcji filtra piezoelektrycznego i rezonatorów piezoelektrycznych itp. Z powyższego widać, że ceramika piezoelektryczna zawierająca ołów lub ceramika piezoelektryczna bezołowiowa jest modyfikowana głównie przez dodanie różnych domieszek w obecnych warunkach. Dlatego piezoelektryczne materiały ceramiczne są na ogół złożonymi ceramicznymi roztworami stałymi. Skład materiałów wieloskładnikowych zwiększa złożoność. Spowoduje to ogromne trudności w badaniu wydajności materiałów. W analizie wydajności materiałów tradycyjnymi metodami, aby uzyskać wpływ określonej zmiany stanu na wydajność, często ustala się inne warunki i przeprowadza się dużą liczbę eksperymentów w celu analizy badanych warunków. Sytuacja staje się bardziej skomplikowana, jeśli bada się wpływ kilku innych warunków na określony warunek. Wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do ustalenia dokładnych modeli matematycznych w celu dokładnego przewidywania wydajności. Metoda jest dokładna! Co ważniejsze, optymalną formułę wydajności można zaplanować w budżecie, a jej wartość praktyczna jest niezmierzona.