Grundprincipen för piezoelektriskt keramiskt material

1.Domän:

I allmänhet är riktningarna för spontan polarisering av ferroelektriska ämnen olika, men på ett litet område är de spontana polarisationsriktningarna för respektive enhetsceller desamma, och denna lilla yta kallas en ferroelektrisk domän. Gränsväggen mellan de två domänerna kallas domänvägg och kan delas in i en 90° domänvägg, en 180° domänvägg och liknande enligt de två domänernas spontana polarisationsriktningar. Domänväggen är vanligtvis placerad nära piezoelektrisk keramisk kristalldefekt, och domänväggen är inte lätt att flytta på grund av den inre spänningen i defektområdet. Orienteringen av angränsande domäner är i allmänhet 'end-to-tail', och en speciell form av 'head-to-head, tail-to-tail' kommer att dyka upp under verkan av stressfältet för att underlätta energireduktionen. Observationsdomänen kan vara en kemisk etsmetod, en polariserande mikroskopmetod eller en röntgentopografimetod.

2. Ferroelektricitetskoncept:

Vissa piezokristaller uppvisar spontana polarisationsegenskaper. Det finns ett inneboende elektriskt moment för spontan polarisation i ferroelektrik; i ferroelektriska kristaller åtföljs vanligtvis domänstrukturen och de elektriska momenten för spontan polarisering i samma domän är i samma riktning; när den ultraljudspolariserade piezoomvandlarkristallen är tillräckligt stor, kan olika domäner av elektrisk piezo avbryta var och en på grund av olika orienteringar, så att den makroskopiska polarisationen inte avslöjas. Den spontana polariseringen av elektriskt moment kan ändra riktning under inverkan av ett yttre elektriskt fält; under inverkan av det växelvis yttre elektriska fältet E, uppträder förhållandet mellan den makroskopiska polarisationsintensiteten p hos den ferroelektriska kroppen och E på returlinjen. Dessa egenskaper hos ferroelektrik är mycket lika ferromagnetism, så de kallas ferroelektricitet. I den ferroelektriska kroppen beror den makroskopiska polarisationsintensiteten p=0 i allmänhet på domänstrukturen. När det yttre elektriska fältet E är mycket litet har p ett linjärt samband med E. När E är tillräckligt stort kallas en kurva där p ligger efter E för en hysteresloop. Efter en upprepad alternerande polarisering av ett starkt alternerande elektriskt fält med en fast amplitud har hysteresloopen en väsentligen stabil form.

Ps är den spontana polariseringen av en enda domän utan ett elektriskt fält; Pr är den kvarvarande polarisationen; Ec är ett elektriskt tvångsfält. När det externa elektriska fältet börjar verka på det opolariserade provet genereras restpolarisationen Pr på provet. För att reducera restpolarisationen till noll måste det koercitiva elektriska fältet Ec appliceras i motsatt riktning. Det elektriska fältet i motsatt riktning ökar polariseringen i motsatt riktning, vilket bildar hela hysteresloopen. Den ändras längs denna kurva varje gång den polariseras. Olik piezoelektrisk givare piezoelektrisk keramik har olika hysteresloopar. Polariseringsprocessen är en mycket komplicerad process. När är polariserande, är det inte bara ett högre elektriskt fält som krävs, utan olika tjocklekar kräver olika tider, och den optimala polarisationseffekten kan uppnås vid en högre temperatur. Det polariserade piezoelektriska keramiska materialet förlorar polarisationseffekten vid en viss hög temperatur, och olika piezoelektriska material har olika feltemperaturer. Detta bör noteras när man väljer piezoelektriska keramiska material. Polarisationsegenskaperna hos piezoelektrisk keramik är kunskapen som konstruktörer av piezoelektriska geofoner måste behärska. Skillnaden i prestanda mellan piezoelektrisk förpolarisering och efterpolarisering av piezoelektriska keramiska material är stor.

3. Piezoelektrisk effekt: