Dezvoltarea materialelor ceramice piezoelectrice

Ceramica piezoelectrică este un fel de policristale cu proprietăți piezoelectrice și o parte importantă a ceramicii piezoelectrice funcționale informaționale. Având avantajele coeficientului de cuplare electromecanic ridicat, prețul scăzut și producția de masă ușoară, ceramica piezoelectrică a fost utilizată pe scară largă în diferite domenii ale producției sociale. În special în domeniile ultrasunetelor și științei și tehnologiei electronice, ceramica piezoelectrică a fost treptat într-o poziție dominantă absolută, cum ar fi testarea ultrasonică medicală și industrială, detectarea acustică subacvatică etc. Traductor piezoelectric, motor cu ultrasunete, dispozitiv de afișare, filtru policromatic controlat electronic etc. Cu toate acestea, în componentele practice, diferite aplicații necesită diferite Parametrul materialului PZT al ceramicii piezoelectrice, care obligă oamenii să îmbunătățească performanța ceramicii piezoelectrice. În prezent, există două metode principale în țară și în străinătate: una este modificarea dopajului, adică dopajul unor ioni de impurități; celălalt este îmbunătățirea procesului de pregătire, cele mai recente progrese, cercetarea și aplicarea ceramicii piezoelectrice și tendința de dezvoltare a acesteia sunt revizuite pe scurt.        

Proprietățile de bază ale ceramicii piezoelectrice  
        
 Cele mai importante caracteristici ale traductoarele din plăci ceramice piezoelectrice sunt piezoelectricitate pozitivă și piezoelectricitate inversă. Piezoelectricitatea pozitivă se referă la polarizarea cauzată de deplasarea relativă a centrelor de sarcină pozitivă și negativă din unele dielectrice sub acțiunea forțelor mecanice externe, ceea ce are ca rezultat apariția unor sarcini simbolice legate opuse pe suprafața ambelor capete ale dielectricilor. Când forța externă nu este prea mare, densitatea de sarcină este proporțională cu forța externă, urmând formula și densitatea de sarcină la suprafață este constanta piezoelectrică, este stresul de dilatare. Dimpotrivă, atunci când un câmp electric extern este aplicat unui dielectric piezoelectric, centrele de sarcină pozitive și negative din dielectrici nu numai că se deplasează și polarizează, dar și deformează dielectricii datorită deplasării. Acest efect se numește piezoelectricitate inversă. Când câmpul electric nu este foarte puternic, deformația este în concordanță cu câmpul electric extern. Relația sexuală este constantă de deformare piezoelectrică, $ este câmp electric extern și deformare. Puterea efectului piezoelectric reflectă gradul de cuplare dintre proprietățile elastice și dielectrice ale cristalelor, adică gradul de cuplare dintre efectele mecanice și electrice, care este exprimat prin coeficientul de cuplare electromecanic.      

 Îmbunătățirea performanței ceramicii piezoelectrice   

Conțin plumb traductorul cilindru piezoelectric este superior altor ceramice în proprietăți piezoelectrice, stabilitate de temperatură și temperatură curie datorită zirconatului de plumb-titanat. Proprietățile lor electrofizice pot fi ajustate într-o gamă largă prin schimbarea componentelor sau modificarea condițiilor externe, cum ar fi sistemul ternar și sistemul cuaternar, pentru a satisface diferite nevoi. Temperatura de sinterizare a ceramicii piezo este în general mai mare, în timp ce temperatura de volatilizare a oxidului de plumb este de aproximativ 1. În plus, odată cu dezvoltarea tehnologiei de asamblare a suprafeței, condensatoarele cu cip cu mai multe straturi, inductorii, rezistențele și alte dispozitive cu cip sunt populare pe piață pentru eficiența lor ridicată, miniaturizare și integrare funcțională. Cu toate acestea, temperatura ridicată de sinterizare a ceramicii piezoelectrice face dificilă realizarea de co-ardere unică a materialelor piezoceramice și a materialelor cu electrozi. Datorită arderii la temperaturi scăzute, metalele de bază precum nichelul, cuprul, argintul și așa mai departe pot fi folosite ca electrozi interni. Dacă procesul de sinterizare poate fi îmbunătățit în ceea ce privește reducerea temperaturii de sinterizare, acesta nu va avea doar o valoare tehnică și economică importantă în limitarea, volatilizarea, asigurarea performanței materialelor, reducerea poluării mediului și prelungirea duratei de viață a echipamentului, ci va fi utilizat pe scară largă în sinterizarea primară a componentelor ceramice piezoelectrice multistrat folosind nivel de argint pur. În același timp, economisește energie. Prin urmare, dezvoltarea ceramicii piezoelectrice sinterizate la temperaturi joase a devenit o direcție importantă de cercetare pentru dezvoltarea compozitelor ceramice piezoelectrice multistrat de înaltă performanță, fiabilitate ridicată și costuri reduse. În prezent, metodele de sinterizare la temperatură joasă includ metoda de adăugare a cosolventului, metoda pulberii superfine, metoda de sinterizare prin presare la cald etc. Rezultatele arată că temperatura de sinterizare a pulberilor ceramice sintetizate prin metoda hidrotermală este mai mică decât cea a pulberilor fără ajutoare de sinterizare prin adăugarea de urme de plasmă în pulberi. Temperatura de sinterizare a pulberilor sintetizate prin metoda hidrotermală este mai mică decât cea a pulberilor preparate prin metoda convențională în stare solidă. Ceramica piezoelectrică originală bazată pe ceramică piezoelectrică este temperatura de sinterizare a ceramicii poate fi redusă foarte mult prin adăugarea de sticlă la ceramică, iar proprietățile piezoelectrice și dielectrice ale ceramicii pot fi îmbunătățite. În plus, ei mai consideră că ceramica preparată prin metodă are proprietăți piezoelectrice bune atunci când sinterizează ceramica în felul următor. Se constată că ceramica are cele mai bune proprietăți dielectrice și piezoelectrice la temperatură medie.
          
Permitivitatea relativă,         
Constanta de deformare piezoelectrică,        
Coeficientul de cuplare electromecanic,          
Factorul de calitate mecanică,          
Pierderea dielectrică.