Processus de mécanisme physique en céramique piézoélectrique

La céramique piézoélectrique est un film polycristallin avec un effet piézoélectrique, et son processus de production est nommé d'après son processus de production similaire (pulvérisation de matière première, moulure, frittage à haute température). Certains cristaux piézo-piézotes anisotropes subissent une déformation sous force mécanique, ce qui fait déplacer les particules chargées,PZT MATÉRIAUX PIEZO DISC CERAMIQUEentraîne des charges liées positives et négatives à la surface du cristal piézé. Ce phénomène est appelé effet piézoélectrique. Cette propriété du cristal est appelée piézoélectricité. La piézoélectricité a été découverte en 1880 par J. Curie et P. Curie Brothers. Quelques mois plus tard, ils ont vérifié expérimentalement l'effet piézoélectrique inverse, c'est-à-dire, lorsqu'une tension est appliquée au cristal piézo, le cristal piézo subira une déformation géométrique. Avant 1940, seuls deux types de ferroélectriques étaient connus (non seulement spontanément polarisés dans une certaine plage de température, mais aussi la polarisation spontanée des cristaux qui peuvent être réorientés en raison de la force externe du champ): l'une est le sel de repos et certains étroitement liés tartrate; L'un est le phosphate de dihydrogène de potassium et son équivalent. Le premier a une piézoélectricité à température normale et a une valeur d'utilisation technique, mais a l'inconvénient d'être facile à dissoudre; Ce dernier a une piézoélectricité à basse température (moins de -14 C), et la valeur d'utilisation de l'ingénierie n'est pas importante. Le titanate de baryum (Batio) s'est avéré avoir une constante diélectrique anormalement élevée entre 1942 et 1945. Il s'est rapidement avéré être piézoélectrique, et la découverte de la céramique piézoélectrique bati o était un bond quantique dans les matériaux piézoélectriques. Auparavant, il n'y avait qu'un matériau monocristallin piézoélectrique, et par la suite un matériau polycristallin piézoélectrique, la céramique piézoélectrique est apparue et a été largement utilisée. En 1947, les États-Unis ont utilisé la céramique Batio pour effectuer des micros pour les phonographes. Le Japon l'a utilisé deux ans plus tard que les États-Unis. Batio a l'inconvénient que la piézoélectricité est plus faible que le sel au repos et la piézoélectricité est plus grande que le cristal piézo-quartz avec la température. En 1954, B. Jaffe et d'autres ont découvert le système de solution solide Pbzro-Pbtio (PZT) piézoélectrique, qui est un événement de fabrication d'époches qui rendait impossible la fabrication d'appareils à l'ère Batio. Depuis lors, des céramiques piézoélectriques transparentes PZT ont été développées pour étendre l'application de la céramique piézoélectrique au domaine de l'optique. Jusqu'à présent, l'application de la céramique piézoélectrique, du développement de l'univers à la vie de la famille, est extrêmement étendue. Les recherches de la Chine sur la céramique piézoélectrique ont commencé à la fin des années 1950, environ 10 ans plus tard que les pays étrangers. À l'heure actuelle, il existe des forces assez fortes dans la production d'essai et la production industrielle de céramiques piézoélectriques. De nombreux matériaux ont atteint ou sont proches du niveau international.

Le mécanisme physique de la piézoélectricité piézocéramique

Les céramiques piézoélectriques sont des polycristaux dont la piézoélectricité peut s'expliquer par la piézoélectricité de ladisques piézoélectriques cristal. Sous l'action de la force mécanique, le moment dipolaire électrique total (polarisation) change, résultant en un phénomène piézoélectrique. La piézoélectricité est étroitement liée à la polarisation, à la déformation.

Mécanisme microscopique de polarisation
L'état de polarisation est un état dans lequel le champ électrique exerce une force de déplacement relative sur le point chargé du diélectrique et un équilibre temporaire d'attraction mutuelle entre les charges. Il existe trois principaux mécanismes de polarisation.

(1) Polarisation du déplacement électronique - L'atome ou l'ion d'un diélectrique ne coïncide pas avec le centre de charge négatif d'un noyau chargé positivement et un électron de coque sous l'action d'une force de champ électrique.
(2) Polarisation de déplacement ionique - Les ions positifs et négatifs du diélectrique sont relativement déplacés sous l'action d'une force de champ électrique, générant ainsi un moment dipolaire électrique.
(3) Polarisation d'orientation - Les molécules polaires qui composent le diélectrique ont un certain moment électrique intrinsèque (inhérent). En raison du mouvement thermique, l'orientation est désordonnée, le moment électrique total est nul. Lorsqu'un champ électrique est appliqué, la direction du champ électrique est alignée et un moment dipolaire électrique macroscopique apparaît.
Pour les cristaux anisotropes, la relation entre la polarisation et le champ électrique

2. Effet piézoélectrique

(1) effet piézoélectrique positif
Quand ledisques peizoélectriques transducteurs en céramiqueest déformé par une force externe, les centres de charge positifs et négatifs sont relativement déplacés et les charges opposées sont générées sur certains faces correspondantes, et l'intensité de polarisation se produit. Ce phénomène de champ électrique et de polarisation par déformation est appelé un effet piézoélectrique positif.

Pour les cristaux anisotropes, une contrainte est appliquée au cristal piézéreau, et le cristal présentera une polarisation proportionnelle dans les trois directions de X, Y et Z, qui sont appelées constante de contrainte piézoélectrique et de déformation piézoélectrique, respectivement.

(2) effet piézoélectrique inverse
Lorsqu'un champ électrique est appliqué au cristal, non seulement la polarisation mais aussi la déformation est générée, et ce phénomène de déformation par le champ électrique est appelé un effet piézoélectrique inverse. En effet, lorsque le cristal est soumis à un champ électrique, la contrainte (contrainte piézoélectrique) est générée à l'intérieur du cristal et la déformation piézoélectrique est générée par la contrainte.
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3. Mécanisme d'effet de pression

L'effet piézoélectrique a été découvert pour la première fois sur les cristaux piézores. Maintenant, nous utilisons des cristaux de matériau PZT comme modèle pour illustrer le mécanisme physique de l'effet piézoélectrique.

Lorsqu'aucune pression n'est appliquée, les centres de charge positive et négative du cristal piézé sont distribués. À l'heure actuelle, les centres de charge positive et négative coïncident, et le moment électrique total du cristal piézo est égal à zéro, et la surface cristalline n'est pas chargée (pas piézoélectrique).

Lorsque le capteur de pression est appliqué dans la direction X, le cristal de matériau est déformé et les centres de charge positifs et négatifs sont séparés, c'est-à-dire que le dipôle électrique change, de sorte que l'accumulation de charge se produit sur le plan X.
Lorsque la pression est appliquée dans la direction de l'axe y, la distribution des centres de charge positive et négative du cristal est indiquée ici, lorsque le moment dipolaire électrique total change et provoque une accumulation de charge sur le plan X opposé à l'avant. De toute évidence, il remplace la force de compression précédente par une force de traction indique que le signe de la charge est inversé. En bref, lorsqu'un capteur de pression est appliqué à un cristal piézoélectrique, un effet piézoélectrique peut être causé.