Вплив високої та низької температури на п'єзокераміку

Коли клієнти запитують про температуру використання п'єзоелектричної кераміки, ми часто стикаємося з різними проблемами. Чи може п'єзоелектрична кераміка витримувати високі температури? Чи можна використовувати низькотемпературну екологічну кераміку? Чи температура має великий вплив на п'єзоелектричну кераміку? Сьогодні поговоримо про вплив температури на п'єзокераміку.

Виконання Матеріал п'єзоперетворювача залежить від температури. Зміни температури значно змінюють характеристики п’єзоелектричної кераміки. Наприклад, ємність і коефіцієнт втрат будуть збільшуватися з підвищенням температури, тоді як надмірна температура призведе до зниження продуктивності та терміну служби. Тому температура є дуже важливим фактором, що впливає на результати експерименту. Рекомендується, щоб користувачі враховували температурний фактор під час експерименту в різних середовищах застосування.

Підвищення температури спричинить значну зміну діелектричної проникності п’єзокераміки, тобто ємність п’єзокераміки зміниться, а ємність п’єзокераміки збільшиться приблизно на 40% від кімнатної температури до 80 °C.

1. Температурний діапазон застосування п'єзокераміки?
   Це залежить від температури Кюрі п'єзоелектричного керамічного матеріалу. П'єзоелектрична кераміка серії PST 150, яку ми зазвичай використовуємо, має температуру Кюрі 155 °C. Рекомендована температура безпечного використання становить від -25 до 80 °C. Для високовольтних п'єзоелектричних керамічних матеріалів hs / ht температура Кюрі становить 340 °C. Рекомендована безпечна температура використання становить близько 175 °C. Низькотемпературна та високотемпературна п'єзоелектрична кераміка витримує температуру 200°С.

   
   

2. 
   Діапазон температур зберігання п'єзокераміки?
   Рекомендована температура зберігання від -5 до 40 °C і відносна вологість повітря не більше 40%. Вибір контролера динамічної роботи: коли п’єзокераміка динамічно працює, через внутрішнє тертя під час розширення та стиснення п’єзокераміки приблизно 5-20% рушійної потужності перетворюється на тепло, що виділяється п’єзокерамікою. Коли п’єзоелектрична кераміка працює динамічно, виділяється тепло і температура підвищується. У цей час електростатична ємність п’єзоелектричної кераміки відповідно збільшиться. Тому, вибираючи відповідний контролер, ви не можете просто розрахувати необхідний струм на основі ємності, виміряної при кімнатній температурі в таблиці параметрів.

   
   

3. Температура Кюрі
   Температура Кюрі п'єзоелектричної кераміки є температурою магнітного переходу. Коли п’єзокераміка досягає температури Кюрі, чим ближче п’єзокераміка буде до температури Кюрі п’єзокераміки, тим більше змінюється продуктивність п’єзокераміки. Тому в процесі використання п'єзоелектричної кераміки вона повинна бути значно нижчою за температуру Кюрі, а zui не вище половини температури Кюрі. Температура Кюрі п'єзокераміки з різних матеріалів різна. Зазвичай температура Кюрі низьковольтної ламінованої п'єзоелектричної кераміки становить близько 150-200 ° C, а температура станції низьковольтної та високотемпературної п'єзоелектричної кераміки становить близько 340 ° C. Температура всередині становить близько 215-340 ° C.

   
   

4. Що таке коефіцієнт теплового розширення?
   Коефіцієнт осьового лінійного розширення низькотемпературної ламінованої п’єзоелектричної кераміки зі спільним спалюванням (в діапазоні -40 ~ 120 ° C) становить від’ємне 5 ppm / ° C, а коефіцієнт осьового лінійного розширення п’єзоелектричної кераміки високого тиску становить + 2 ppm / ° C.

5. Чи змінюється п'єзоелектрична ємність?
Деформаційна здатність e переміщення / напруга П'єзоелектричний керамічний перетворювач виражається коефіцієнтом d33 у таблиці параметрів матеріалу. У порівнянні з роботою при кімнатній температурі, коли температура знижується, здатність до деформації відповідно зменшується. При роботі при наднизьких температурах п'єзоелектричний ефект значно знижується. Вплив підвищення температури на d33 залежить від температури Кюрі використовуваного п'єзоелектричного керамічного матеріалу. П'єзоелектрична ефективність м'яких матеріалів дещо знижується. При підвищенні температури до 80 ° C, при робочій напрузі 0-150 В, зсув багатошарової п'єзокераміки PST 150 / 5x 5/20 становить близько 19 мкм. Він становить 20 мкм. Високотемпературні п'єзоелектричні керамічні матеріали в основному hs / ht. При підвищенні температури до 100 ° С п'єзоелектричний ККД зростає приблизно на 5%.

6. Як щодо експлуатації п'єзоелектричної кераміки в умовах високої температури?
Багато додатків можуть працювати в умовах високої температури. На даний момент стандартна п'єзоелектрична кераміка більше не може задовольнити потреби користувачів. Можна вибрати лише високотемпературну п’єзоелектричну кераміку зі спеціальними матеріалами. Ядро може забезпечувати багатошарову п’єзоелектричну кераміку серії NAC 6024 або серії xmt. Завтрашня висока температура 200 ℃ навколишнього середовища, і може використовуватися в середовищі 150 ℃.

7. Потрібна висока динамічність роботи п’єзоелектричної кераміки.
Як контролювати підвищення температури, спричинене високочастотним внутрішнім тертям п’єзоелектричної кераміки, у деяких сферах застосування, які вимагають високочастотної вібрації, як-от точна обробка та активний контроль вібрації? Наш звичайний метод — це переважно зовнішнє повітряне охолодження завтрашнього дня або термостабільність ядра та тепловідводи. Швидка теплопровідність пристрою зменшує ризик пошкодження п’єзоелектричної кераміки, спричиненого високочастотним нагріванням. Вибір основного термостабілізатора завтра може більш ніж потроїти динамічну потужність п’єзоелектричної кераміки.

8. Чи може п'єзоелектрична кераміка витримувати низькі температури?
Серцевина може поставлятися разом п'єзоелектричний пластинчастий кристал для низьких температур -273 ° C завтра. Однак вам потрібно знати, що п’єзоелектричний ефект п’єзоелектричної кераміки при температурі нижче кімнатної буде зменшено, а вихід і зміщення п’єзоелектричної кераміки значно зменшаться. При низькій температурі <260 K втрати становлять близько 0 / K в рідині. Під впливом азоту зміщення п'єзоелектричної кераміки становить близько 10% від кімнатної температури.

П’єзоелектричний керамічний лист, який ми зазвичай використовуємо, є напівбіполярною п’єзоелектричною керамікою, тобто негативний тиск, який може витримати п’єзоелектрична кераміка, становить 20% від максимальної позитивної напруги. Завдяки різкому опору керамічного матеріалу до деполяризації в середовищі з низькою температурою, п’єзоелектричний біполярний біполярний керамічний матеріал можна керувати в середовищі з наднизькою температурою, досягаючи таким чином подвійного зміщення. Наприклад, PST 150 знижує свою деформаційну здатність до 20% від кімнатної температури при низькій температурі 77 К, але 40% уніполярного зміщення при кімнатній температурі можна отримати за допомогою біполярного методу. У наднизькотемпературному середовищі необхідно вибирати марганцевий мідний дріт із нижчою теплопровідністю, щоб не впливати на низьку температуру.