Розробка п'єзоелектричних керамічних матеріалів

П'єзоелектрична кераміка - це різновид полікристалів з п'єзоелектричними властивостями та важливою частиною інформаційної функціональної п'єзоелектричної кераміки. Завдяки перевагам високого електромеханічного коефіцієнта зв’язку, низької ціни та легкого масового виробництва п’єзоелектрична кераміка широко використовується в різних сферах суспільного виробництва. Особливо в галузі ультразвуку та електронної науки й техніки п’єзоелектрична кераміка поступово займає абсолютне домінуюче становище, наприклад, медичне та промислове ультразвукове випробування, підводне акустичне виявлення тощо. П’єзоелектричний перетворювач, ультразвуковий двигун, пристрій відображення, поліхроматичний фільтр з електронним керуванням тощо. Однак практичні компоненти потребують різних застосувань. Параметр PZT матеріалу п'єзоелектричної кераміки, який змушує людей покращувати продуктивність п'єзоелектричної кераміки. В даний час існує два основних методи вдома і за кордоном: один - модифікація легування, тобто легування деякими іонами домішок; інший - удосконалення процесу підготовки, коротко розглянуто останні досягнення, дослідження та застосування п'єзоелектричної кераміки та тенденції її розвитку.        

Основні властивості п'єзокераміки  
        
 Найважливіші характеристики П'єзоелектричні перетворювачі керамічних пластин є позитивною п'єзоелектрикою та зворотною п'єзоелектрикою. Позитивна п'єзоелектрика - це поляризація, викликана відносним зміщенням центрів позитивного і негативного заряду в деяких діелектриках під дією зовнішніх механічних сил, що призводить до появи символічних протилежних зв'язаних зарядів на поверхні обох кінців діелектриків. Коли зовнішня сила не надто велика, щільність заряду пропорційна зовнішній силі, дотримуючись формули, а поверхнева щільність заряду є п’єзоелектричною сталою, а це напруга розширення. Навпаки, коли до п’єзоелектричного діелектрика прикладено зовнішнє електричне поле, центри позитивного та негативного заряду в діелектриках не тільки зміщуються та поляризуються, але й деформують діелектрики внаслідок зміщення. Цей ефект називається зворотною п'єзоелектрикою. Коли електричне поле не дуже сильне, деформація відповідає зовнішньому електричному полю. Статеве відношення - це константа п'єзоелектричної деформації, $ - зовнішнє електричне поле та деформація. Сила п'єзоелектричного ефекту відображає ступінь зв'язку між пружними і діелектричними властивостями кристалів, тобто ступінь зв'язку між механічними і електричними впливами, яка виражається коефіцієнтом електромеханічного зв'язку.      

 Покращення продуктивності п'єзоелектричної кераміки   

Свинцевий П'єзоелектричний циліндровий перетворювач перевершує іншу кераміку за п'єзоелектричними властивостями, температурною стабільністю та температурою Кюрі завдяки цирконат-титанату свинцю. Їх електрофізичні властивості можна регулювати в широкому діапазоні, змінюючи компоненти або змінюючи зовнішні умови, такі як потрійна система та четвертинна система, для задоволення різних потреб. Температура спікання п'єзокераміки, як правило, вища, тоді як температура випаровування оксиду свинцю становить близько 1. Крім того, з розвитком технології складання поверхонь багатошарові мікросхемні конденсатори, котушки індуктивності, резистори та інші мікросхемні пристрої популярні на ринку завдяки їх високій ефективності, мініатюрності та функціональній інтеграції. Однак висока температура спікання п’єзоелектричної кераміки ускладнює одноразове спільне спалювання для п’єзокерамічних матеріалів і електродних матеріалів. Через низьку температуру спільного спалювання недорогоцінні метали, такі як нікель, мідь, срібло тощо, можна використовувати як внутрішні електроди. Якщо процес спікання можна покращити з точки зору зниження температури спікання, він матиме важливу технічну та економічну цінність у стримуванні, випаровуванні, забезпеченні характеристик матеріалу, зменшенні забруднення навколишнього середовища та подовженні терміну служби обладнання, але також буде широко використовуватися в первинному спіканні багатошарових п’єзоелектричних керамічних компонентів із використанням рівня чистого срібла. Водночас це економить енергію. Таким чином, розробка низькотемпературної спеченої п’єзоелектричної кераміки стала важливим напрямком досліджень для розробки високопродуктивних, високонадійних і недорогих багатошарових п’єзоелектричних керамічних композитів. В даний час методи спікання при низьких температурах включають метод додавання співрозчинника, метод супертонкого порошку, метод гарячого пресування, спікання тощо. Результати показують, що температура спікання керамічних порошків, синтезованих гідротермальним методом, нижча, ніж температура порошків без допоміжних засобів для спікання шляхом додавання слідів плазми в порошки. Температура спікання порошків, синтезованих гідротермальним способом, нижча, ніж у порошків, отриманих звичайним твердофазним способом. Оригінальна п’єзоелектрична кераміка на основі п’єзоелектричної кераміки полягає в тому, що температуру спікання кераміки можна значно знизити, додавши до кераміки скло, і можна покращити п’єзоелектричні та діелектричні властивості кераміки. Крім того, вони також вважають, що кераміка, отримана цим методом, має хороші п'єзоелектричні властивості, коли вони спікають кераміку наступним чином. Встановлено, що кераміка має найкращі діелектричні та п'єзоелектричні властивості при середній температурі.
          
Відносна діелектрична проникність,         
постійна п'єзоелектричної деформації,        
коефіцієнт електромеханічного зв'язку,          
механічна добротність,          
діелектричні втрати.