Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2019-01-08 origine:Propulsé
À propos des matériaux de conducteur en céramique piézoélectrique, de la céramique piézoélectrique affiche des exigences élevées sur les propriétés des matériaux en céramique piézoélectrique tels que la constante de déformation électrique haute tension, le point de curie élevé, le coefficient de couplage électromécanique élevé et la constante de haute fréquence. La céramique piézoélectrique la plus utilisée est le PZT (titanate de zirconate de plomb) basé surTransducteur en céramique piézoélectrique du matériau PZTEn raison de son effet piézoélectrique remarquable, il s'agit d'une température élevée de curie, d'une forte résistance aux rayonnements et d'une intégration facile avec la technologie d'intégration des semi-conducteurs. Mais cela est nocif pour le corps humain et l'environnement. Par conséquent, les gens ont commencé à chercher des matériaux en céramique piézoélectrique sans plomb avec d'excellentes performances.
Les matériaux en céramique piézoélectrique sans plomb les plus en recherche au pays et à l'étranger comprennent principalement les systèmes suivants: céramique piézoélectrique sans plomb basée sur le barium; céramique piézoélectrique sans plomb basée sur le titanate de baryum; Céramique piézoélectrique sans plomb basée sur le plomb et Tantalum Structure en couches de Tantalum Céramique piézoélectrique sans plomb.
Céramique piézoélectrique sans plomb basée sur le titanate de baryum
La recherche et l'application du barium Titanate (BATIO3) basées sur le plomb sans plombTransducteurs de la céramique piézoont été assez matures. Cependant, la température Curie de la céramique BATIO3 est faible (TC = 120), la plage de température de fonctionnement est étroite et les performances de la céramique piézoélectrique sont modérées. Il est difficile d'améliorer considérablement les propriétés piézoélectriques en dopant la modification, et il y a une transition de phase près de la température. Par conséquent, son application de céramiques piézoélectriques est limitée. Barium Strontium Titanate basé sur le plomb Piezoelectric Ceramic Barium Titanate et BI0.5NA0.5TIO3 (BNT) est un représentant typique de la série Titanate. Le BNT a les caractéristiques des ferroélectriques détendus, qui présente une polarisation rémanente relativement importante et un champ coercitif extrêmement élevé (7,5 kV / mm), et a un grand coefficient piézoélectrique (KT, KP environ 50%), excellentes performances de diélectrique telles que les petits coefficients ( 240 ~ 340) et une bonne performance acoustique (sa fréquence constante NP = 3200Hz). En raison de son champ électrique coercitif élevé et de sa conductivité électrique élevée dans la région de la phase ferroélectrique, la polarisation est difficile, ce qui rend difficile la production de céramique piézoélectrique pratique. Afin de surmonter les lacunes de la polarisation en céramique piézo-piéante BNT et la difficulté de frittage dans des échantillons denses, on ajoute une variété de paires dopant de structure de pérovskite. BNT est modifié. En introduisant des éléments tels que Pb, Ba, Ca, Sr, Mn, etc., la force de champ coercitive de BNT est trop élevée, et la difficulté de polarisation causée par la conductivité élevée de la phase ferroélectrique BNT est évitée, et la polarisation du matériau BNT est résolu avec succès.
La céramique piézoélectrique sans plomb basée sur le bismuth:
La céramique piézoélectrique sans plomb basée sur le bismuth comprend principalement Nanbo3, KNBO3, Linbo3 et similaires. LaTransducteurs en céramique de l'hémisphère piézoA les avantages d'une vitesse à faible densité, à grande vitesse acoustique, d'un grand facteur de qualité mécanique QM, d'un grand coefficient de couplage électromécanique KP, d'une faible constante diélectrique, d'une performance piézoélectrique élevée, d'une grande constante de fréquence, etc., donc la céramique piézoélectrique à base de gant à base est un dispositif de fréquence et un dispositif de fréquence et un dispositif de fréquence et un dispositif piézoélectrique à base de gantalate est un dispositif de fréquence et un dispositif de fréquence et un dispositif de fréquence et un dispositif de fréquence à base de Tantale Matériel préféré. Cependant, en raison de la volatilité du matériau métallique, il est difficile d'obtenir la céramique piézotique ayant une bonne compacité par un processus de céramique conventionnel, qui se détériore des propriétés en céramique. La céramique dense nanbo3-knbo3 peut être obtenue par processus de pressage à chaud ou de pressage isostatique, et la stabilité de la température du matériau est considérablement améliorée et la densité relative peut atteindre 99%.
Dans les applications pratiques, certaines caractéristiques inhérentes du transducteur en céramique cylindre piézocéramique (comme l'hystérésis, le fluage, etc.) ont un grand impact sur le contrôle de déplacement de haute précision. Afin de réduire l'influence de l'hystérésis de la céramique piézoélectrique sur la production de déplacement, les chercheurs étrangers ont proposé de nombreuses méthodes de rémunération. À l'heure actuelle, la méthode d'élimination de l'hystérésis est généralement un contrôle en boucle fermée dans le processus de contrôle. Ce mode nécessite un capteur de déplacement supplémentaire pour mesurer le déplacement et le comparer avec le déplacement cible du contrôleur pour former un mécanisme de réglage du contrôle complexe.
Dans l'action du champ électrique alternant, les transducteurs piézo-polarisés ultrasoniques présenteront une dégradation ferroélectrique macroscopique en raison de la diminution de l'activité de la paroi ferroélectrique. Les micro-cracks, le délaminage ou la fracture se produisent souvent la fatigue induite par le matériau et le champ. La raison intrinsèque est principalement due à la différence d'interface avec les propriétés. Le coefficient d'expansion thermique à l'interface entre la céramique piézotique et l'électrode est différent ou il y a une réaction chimique, qui affecte négativement les performances de fatigue de la céramique piézoélectrique. La force de liaison d'interface est considérablement améliorée en incorporant la poudre d'électrode dans le matériau en céramique ou en incorporant la poudre de céramique et l'électrode d'origine. Le champ électrique et la température sont les principaux facteurs externes qui affectent les performances de la fatigue. Une étude de deux facteurs peut être constatée que le champ est plus fort que la force de champ coercitive ou la fréquence est élevée, ce qui entraînera une fatigue électrique. De plus, dans une certaine plage de températures, la résistance à la fatigue augmente avec l'augmentation de la température. Lorsque la température dépasse une certaine valeur critique, le matériau entre dans la phase paramagnétique et le phénomène de fatigue disparaît.
Les affichages en céramique piézoélectrique devraient surmonter les lacunes des écrans traditionnels actuels qui sont sensibles aux interférences électromagnétiques, aux points morts, à la gravure, etc., et ont de larges perspectives de marché. Le réseau d'actionneur de présentoirs en céramique piézoélectrique peut être fabriqué par un processus de moisissure en silicium ou un processus de dépôt électrophorétique, et une céramique piézoélectrique à base de plomb peut être remplacée par une céramique piézoélectrique sans plomb d'une structure à base de tantalum. Malgré quelques progrès dans le développement des écrans en céramique piézoélectrique, il y a encore un certain nombre de problèmes de technologie de processus clés qui doivent être résolus:
(1) Bien que les performances de certaines céramiques piézoélectriques sans plomb soient excellentes, il y a toujours un grand écart par rapport à la céramique piézoélectrique à base de PZT, et les propriétés piézoélectriques devraient être encore améliorées en mesurant la modification et l'amélioration des processus;
(2) Afin de faire en sorte que la précision de l'hystérésis et de la compensation de fluage du transducteur de pression piézoélectrique réponde mieux aux exigences du contrôle de positionnement à ultra-haute précision, les scientifiques doivent étudier plus loin la compensation de correction ou le contrôle efficace par le biais d'expériences pour réduire le conducteur en céramique piézoélectrique. L'influence du fluage sur la précision du positionnement;
(3) À l'heure actuelle, la recherche sur la fatigue induite par le champ se concentre principalement sur le champ électrique et le champ de température, mais les recherches sur le terrain sous couplage multi-champs font défaut, mais les dispositifs en céramique piézoélectrique réels fonctionnent dans des conditions de couplage multi-champs, donc donc Il est nécessaire de renforcer l'étude du mécanisme de fatigue induit par le terrain sous couplage multi-champs.
