Właściwości piezoelektryczne zwykłej ceramiki piezoelektrycznej i materiałów piezoelektrycznych

 

Ceramika piezoelektryczna to sztuczne polikrystaliczne materiały piezoelektryczne. Ziarna kryształów wewnątrz materiału mają wiele spontanicznie spolaryzowanych domen elektrycznych, które mają określony kierunek polaryzacji, tak że istnieje pole elektryczne. Gdy nie ma zewnętrznego pola elektrycznego, domeny elektryczne są losowo rozmieszczone w krysztale, odpowiadające im efekty polaryzacyjne są eliminowane, a wewnętrzna polaryzacja ceramiki piezoelektrycznej wynosi zero. Dlatego oryginalna ceramika piezoelektryczna jest neutralna i nie ma właściwości piezoelektrycznych.

 

Kiedy do ceramiki przykładane jest zewnętrzne pole elektryczne, kierunek polaryzacji domen elektrycznych ulega zmianie i ma tendencję do układania się zgodnie z kierunkiem zewnętrznego pola elektrycznego, tak że materiał jest spolaryzowany. Im silniejsze zewnętrzne pole elektryczne, tym bardziej domeny elektryczne są precyzyjniej zwrócone w kierunku zewnętrznego pola elektrycznego. Niech natężenie zewnętrznego pola elektrycznego będzie wystarczająco duże, aby nasycić polaryzację materiału, to znaczy, gdy kierunek polaryzacji domeny elektrycznej jest dokładnie zgodny z kierunkiem zewnętrznego pola elektrycznego, gdy zewnętrzne pole elektryczne zostanie usunięte, kierunek polaryzacji domeny elektrycznej zasadniczo się zmienia, to znaczy pozostały biegun. Gdy siła jest bardzo wysoka, materiał ma właściwości piezoelektryczne.

 

Wspólny ultradźwiękowa ceramika piezoelektryczna :

(1) Ceramika piezoelektryczna z tytanianu baru (BaTiO3).

Ma wysoki współczynnik piezoelektryczny i stałą dielektryczną, a jego wytrzymałość mechaniczna nie jest tak dobra jak kwarcu.

 

(2) Ceramika piezoelektryczna serii Pb(Zr Ti)O3 (PZT) cyrkonianu ołowiu

Współczynnik piezoelektryczny jest wysoki, a zmiany różnych parametrów elektromechanicznych pod wpływem temperatury, czasu i innych warunków zewnętrznych są niewielkie. Dodanie jednego lub dwóch pierwiastków śladowych do bazy tytanianu cyrkonianu ołowiu pozwala uzyskać materiały PZT o różnych właściwościach.

 

(3) Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3 Ceramika piezoelektryczna (PMN)

Dzięki wysokiemu współczynnikowi piezoelektrycznemu może kontynuować pracę pod ciśnieniem do 700kg/cm2 i może być stosowany jako czujnik siły w wysokiej temperaturze.

 

Materiał piezoelektryczny:

Półprzewodnik piezoelektryczny

W tym siarczek cynku, siarczek kadmu, tlenek cynku, siarczek kadmu

Ma zarówno właściwości piezoelektryczne, jak i półprzewodnikowe

Organiczne polimerowe materiały piezoelektryczne:

Jednym z nich jest polimer wielkocząsteczkowy

Zalety polifluorku winylidenu (PVF2), polichlorku winylu (PVC) i polifluorku winylu: miękka tekstura, wysoka wytrzymałość na rozciąganie i odporność na uderzenia. Drugi typ to związek polimerowy domieszkowany tytanianem baru (BaTiO3)

 

 

1. Składniki: Przeprowadź wstępną obróbkę materiałów, usuń zanieczyszczenia i wilgoć, a następnie zważ różne surowce krążek piezoceramiczny zgodnie ze wzorem. Należy pamiętać, aby niewielką ilość dodatków umieścić w środku większych składników.

 

2. Mieszanie i mielenie: celem jest mieszanie i mielenie różnych surowców w celu przygotowania warunków dla reakcji wstępnego kalcynacji w fazie stałej. Ogólnie rzecz biorąc, przyjmuje się mielenie na sucho lub mielenie na mokro. W przypadku małych partii można zastosować mielenie na sucho, a w przypadku dużych partii można zastosować mielenie kulowe z mieszaniem lub mielenie strumieniowe, z dużą wydajnością.

 

3. Wypalanie wstępne: Celem jest przeprowadzenie reakcji w stanie stałym różnych surowców w wysokiej temperaturze w celu syntezy ceramiki piezoelektrycznej. Ten proces jest bardzo ważny. Będzie to miało bezpośredni wpływ na warunki spiekania i wydajność produktu końcowego.

 

4. Wtórne mielenie drobne: Celem jest dokładne wibrowanie, mieszanie i mielenie wstępnie wypalonego piezoelektrycznego proszku ceramicznego, aby stworzyć solidną podstawę dla jednolitej wydajności porcelany.

 

5. Granulacja: Celem jest wytworzenie granulek o dużej gęstości i dobrej płynności. Metodę można przeprowadzić ręcznie, ale jej skuteczność jest niska. Obecnie skuteczną metodą jest zastosowanie granulacji natryskowej. Proces ten polega na dodaniu klejów.

 

6. Formowanie: Celem jest sprasowanie granulatu w półfabrykat o wymaganym prefabrykowanym rozmiarze.

 

7. Wyładunek tworzywa sztucznego: ma na celu usunięcie z półwyrobu spoiwa dodanego podczas granulacji.

 

8. Spiekanie w porcelanie: Półfabrykat jest uszczelniany i spiekany w porcelanie w wysokiej temperaturze. To połączenie jest bardzo ważne.

 

9. Obróbka kształtu: Szlifowanie spalonego produktu do wymaganej wielkości gotowego produktu.

 

10. Elektroda: Ustaw górną elektrodę przewodzącą na żądanej powierzchni ceramicznej. Ogólne metody obejmują wypalanie warstwy srebra, osadzanie chemiczne i powlekanie próżniowe.

 

11. Polaryzacja wysokiego napięcia: wyrównaj domeny elektryczne wewnątrz ceramiki, tak aby ceramika miała właściwości piezoelektryczne.

 

Dwanaście. Test starzenia: Gdy właściwości ceramiki ustabilizują się, sprawdź różne wskaźniki, aby sprawdzić, czy zostały spełnione oczekiwane wymagania dotyczące wydajności.

 

Wobec, podwodne przetworniki piezoelektryczne mają silną piezoelektryczność, wysoką stałą dielektryczną i można je przetwarzać w kształty, ale mają niskie współczynniki jakości mechanicznej, duże straty elektryczne i słabą stabilność, dlatego nadają się do przetworników dużej mocy i filtrów szerokopasmowych oraz innych zastosowań, ale nie są idealne do zastosowań o wysokiej częstotliwości i wysokiej stabilności. Pojedyncze kryształy piezoelektryczne, takie jak kwarc, mają słabą piezoelektryczność, niską stałą dielektryczną i ograniczenia wielkości ze względu na ograniczenia dotyczące rodzaju cięcia, ale mają wysoką stabilność i wysokie współczynniki jakości mechanicznej. Są one najczęściej używane jako oscylatory do standardowej regulacji częstotliwości, filtra o wysokiej selektywności (wielokrotnej. Jest to wąskopasmowy filtr wysokiej częstotliwości) i przetwornika ultradźwiękowego wysokiej częstotliwości i wysokiej temperatury itp.