Ştiri

Sunteți aici: Acasă / Ştiri / Bazele ceramicii piezoelectrice / Procesul de transformator cu traductor din ceramică piezoelectrică

Procesul de transformator cu traductor din ceramică piezoelectrică

Vizualizări: 11 Autor: Editor site Ora publicării: 2019-09-04 Origine: Site

Întreba

Producția și cercetarea de materiale ceramice piezoelectrice pentru transformatoare piezoelectrice de mare putere În cercetarea materialelor ceramice piezoelectrice, cercetarea Chinei este relativ înapoiată. Potrivit statisticilor, în cei șase ani din 1997-2002, dintre cele peste 60 de brevete publicate în China pentru ceramica piezoelectrică și aplicațiile acestora, au existat aproximativ 50 de cereri, dintre care doar aproape 80 dintre ele. Există 2 articole în Coreea și există doar 4 articole în China, dintre care doar unul este de așteptat să fie aplicat la transformatoare piezoelectrice. În ultimii ani, deși nicio altă companie străină nu a depus brevete privind cercetarea și aplicarea materialelor ceramice piezoelectrice în China, acestea pot fi utilizate pentru fabricarea ceramicii piezoelectrice pe bază de PZT pentru transformatoare ceramice piezoelectrice de mare putere. Poate fi folosit pentru fabricarea transformatoarelor piezoelectrice cu putere de ieșire peste 30W. A fost aplicat cu succes la lămpile fluorescente pentru uz zilnic. Pz24 pe bază de PZT de la Ferroperm a fost, de asemenea, aplicat cu succes traductoarelor de mare putere. Deși în țara noastră, unele institute de cercetare au folosit materiale piezoelectrice pe bază de materiale NEC pentru a pregăti transformatoare piezoelectrice cu putere de ieșire sub mică (dar situația cercetării și aplicării ceramicii piezoelectrice nu este încă optimistă.

Deoarece transformatoarele ceramice piezoelectrice cu mai multe straturi sunt ușor de realizat miniaturizare și putere mare de ieșire, unii cercetători din țară și din străinătate adoptă adesea structura multistrat în cercetarea transformatoarelor piezoelectrice. Cea mai simplă structură de transformator ceramic piezoelectric multistrat de tip Rosen poate fi considerată un proces compozit și simplificat într-o direcție de grosime de către o multitudine de transformatoare ceramice piezoelectrice de tip Rosen dintr-o singură bucată. Capătul de intrare este laminat alternativ și ars de a disc ceramic piezoelectric și un material electrod, care implică inevitabil o problemă de co-ardere între materialul ceramic piezoelectric și materialul electrodului. În prezent, multe materiale ceramice piezoelectrice PZT pentru transformatoare piezoelectrice au o problemă de temperatură excesiv de ridicată (> 11000C) în producția de transformatoare ceramice piezoelectrice multistrat, fiind necesară utilizarea unei proporții mai mari de materiale electrozi care conțin metale prețioase. În producția de transformatoare piezoelectrice, costul materialelor electrozilor este de aproximativ 2/3 din costul total. Prin urmare, pentru a reduce costul de producție, materialul piezoelectric al transformatorului piezoelectric este imperativ, dar performanța antioxidare a metalului de bază la temperaturi ridicate este extrem de slabă. Datorită simplității și economiei procesului, majoritatea producătorilor de dispozitive piezoelectrice din China utilizează în prezent sinterizarea în atmosferă oxidantă în timpul producției. Când temperatura de sinterizare este peste 1100° C, metalul de bază, cum ar fi Ni, se oxidează ușor, ceea ce crește rezistența de contact dintre electrod și materialul ceramic și are o mare influență negativă asupra dispozitivului. În situația actuală, există două modalități de „metalizarea ruteniului” a electrozilor dispozitivului piezoelectric: În primul rând, cu condiția ca performanța dispozitivului să nu fie afectată, temperatura de sinterizare a materialului piezo-ceramic utilizat este redusă în mod corespunzător, reducând astfel curentul intern. a doua este 'metalizarea ruteniului' aprofundată adoptată, care este sinterizată într-o atmosferă reducătoare. Realizarea celei de-a doua moduri pentru producția curentă de ceramică piezo electronică din China, dificultatea este foarte mare. Deoarece cea mai mare parte a fabricii de producție de ceramică electronică din China, utilizarea atmosferei de oxidare a cuptorului în etape. Realizarea unei sinterizări reductive înseamnă o înlocuire substanțială a echipamentului original, ceea ce este evident insuportabil pentru producția de ceramică piezo electronică din China, care are un început târziu. Prin urmare, obținerea unei arderi de calitate scăzută este una dintre direcțiile de cercetare ale materialelor pentru transformatoare piezoelectrice de mare putere. O astfel de performanță a materialelor existente fără plumb nu este satisfăcătoare. Deși în domeniul cercetării piezoelectrice, utilizarea materialelor fără plumb pentru a înlocui materialele PT sau PZT existente este tendința de viitor și este dificil de realizat pe termen scurt din cauza condițiilor științifice și tehnologice existente. În același timp, Qm și Kp ale materialelor PZT pure sunt o pereche de factori restrictivi reciproc, unul înalt, iar celălalt trebuie să fie scăzut. Prin urmare, în domeniul cercetării materialelor piezoelectrice de mare putere, ochii cercetătorilor sunt concentrați în cea mai mare parte pe lamanat de plumb lantan (PMS), nimanat de plumb (PMN), niobat de plumb și zinc (PZN) și alte componente și PZT. Cercetări privind sistemele ternare, cuaternare sau multivariate. Din exemplele de mai sus, se poate observa că ceramica piezoelectrică de mare putere are următoarele caracteristici din punct de vedere al compoziției: componentele principale ale ceramicii piezoelectrice de mare putere sunt în principal PZT, iar raportul Zr/Ti este aproape de limita cvasi-homofază. Acest lucru se datorează în principal existenței unei granițe cvasi-homofază între complexul feroelectric relaxat și piezo PZT. Datorită existenței limitei de fază cvasiomogene, există un spațiu mare de ajustare pentru selectarea și proiectarea compoziției și performanței materialului. Noile rezultate ale cercetării privind limita cvasi-homofază arată, de asemenea, că C20-221: există o fază feroelectrică monoclinică la limita cvasi-homofază, iar axa polară a fazei feroelectrice monoclinice poate fi între ele. În orice direcție, astfel încât în materialul compoziției din apropierea limitei cvasi-homofază, deviația domeniului în timpul polarizării este mai ușoară, iar proprietățile piezoelectrice ale materialului din apropierea limitei cvasi-homofază sunt optime. Deoarece temperatura curie a feroelectricilor relaxați este relativ scăzută, cum ar fi: Pb (Z n, /3Nb2/3), Tc al acestuia = 1400C, astfel încât pentru a se asigura că materialul are o temperatură Tc mai mare, conținutul de PZT în aceste sisteme este mai mare.

Componentele de mare putere sunt adăugate peste componenta principală, cum ar fi PMS, PMN, PZ N, etc. Mai mult, elementele piezo conținute în aceste componente de adiție modificate tind să aibă atât funcții „donator” cât și „acceptor”. Din cunoștințele piezoelectricității se știe că elementul de dopaj este adăugat la PZT în starea donor, ceea ce favorizează generarea de locuri libere de cationi, ceea ce este benefic pentru rotația domeniului în timpul polarizării, iar materialul devine „moale”; în caz contrar, dacă elementul piezo dopaj intră în PZT în stare favorizează generarea de locuri libere de oxigen și nu este propice rotației domeniilor, iar materialul PZT este relativ dur. În cele din urmă, datorită dopajului diferit, proprietățile materialului apar în două variații distincte. În plus, dopajul adecvat „moale” sau „dur” al materialelor pe bază de PZT va contribui, de asemenea, la proprietățile generale anti-îmbătrânire ale materialului. Este o comparație între proprietățile ceramicii 'moale' și ale ceramicii 'dur'. Din comparație, putem observa că atunci când se pregătește ceramică piezoelectrică de mare putere, ceramica PZT este pur și simplu dopată cu elemente 'donator' sau 'acceptor'. Diverse, este dificil de îndeplinit cerințele de „dublu mare” și „double low” pentru materiale piezoelectrice de mare putere. Prin urmare, este necesară o „în două direcții”, adică modificarea dopingului PZT (inclusiv „elementul principal de adăugare” - un element piezo dopaj adăugat sub formă de feroelectric relaxant și „element suplimentar” adăugat sub formă oxidată. Când elementul piezo este dopat, o anumită cantitate de elemente piezo având donor și acceptor sunt încorporate într-un anumit raport de efecte de dopaj, astfel încât să se încorporeze cel mai bine într-un anumit raport de efecte de dopaj în anumite interacțiuni ale materialului. Ca și în exemplele enumerate mai sus, elementul „adăugarea auxiliară” sau combinația de Ni mangan, Nie Zinc și Bismut Mangan performanța poate fi optimizată atunci când o multitudine de dopaj senzorul piezo-ceramic este corespunzator. Mai mult decât atât, selecția corectă a elementelor „principal plus” și „auxiliar” poate forma, de asemenea, o fază lichidă de tranziție în combinație cu plumb în timpul procesului de sinterizare a porțelanului, astfel încât materialul să poată fi sinterizat în porțelan la o temperatură mai scăzută pentru a scădea temperatura de sinterizare.

Prin analiza de mai sus, sunt disponibile următoarele principii pentru selectarea și proiectarea materialelor pentru transformatoarele ceramice piezoelectrice de mare putere:

(1) Materialul component principal este selectat de PZT pentru a se asigura că materialul are un nivel ridicat. Temperatura poate fi în sfârșit garantată pentru a avea o gamă largă de temperatură de funcționare pentru transformatorul piezoelectric;
(2) Raportul Zr/Ti al componentului principal trebuie selectat lângă limita cvasi-homofază pentru a asigura o activitate piezoelectrică bună a materialului;
(3) Formarea unui material multicomponent pentru ajustarea și îmbunătățirea materialului prin utilizarea unui material feroelectric relaxat sau a unui element piezo care are atât o funcție de dopaj „donator” și „acceptator” ca element „auxiliar” sau o a treia sau a patra componentă. Este o performanță cuprinzătoare
(4) „Elementele auxiliare” selectate corespunzător, cum ar fi argintul și antimoniul, pot preveni creșterea granulelor de cristal în timpul sinterizării, ceea ce este benefic pentru obținerea ceramicii cu granulație fină și îmbunătățirea performanței generale a materialelor.