Описание преобразователя пьезокерамического керамического материала

О пьезоэлектрических материалах керамического драйвера пьезоэлектрические керамические отображают высокие требования к свойствам пьезоэлектрических керамических материалов, таких как константа электрического деформации высокого напряжения, высокая точка Curie, высокий коэффициент электромеханической связи и высокочастотная постоянная. Наиболее широко используемой пьезоэлектрической керамикой является PZT (свинцовый цирконат титанат) на основеМатериал PZT Пьезоэлектрический керамический преобразовательИз -за своего замечательного пьезоэлектрического эффекта это высокая температура Curie, сильная радиационная сопротивление и легкая интеграция с технологией полупроводниковой интеграции. Но это вредно для человеческого тела и окружающей среды. Поэтому люди начали искать пьезоэлектрические керамические материалы без свинца с отличной производительностью.

Наиболее изучающие пьезоэлектрические керамические материалы без свинца в домашних условиях и за рубежом в основном включают в себя следующие системы: пьезоэлектрическая керамика без свинца на основе свинца; барий титаната на основе свинца пьезоэлектрическая керамика; Пьезоэлектрическая керамика без свинца на основе танталата и тантала-слоистая структура без свинца пьезоэлектрическая керамика.

Пьезоэлектрическая керамика на основе свинца на основе бария

Исследование и применение Barium Titanate (BATIO3) на основе свободных от свинцаПьезой керамика преобразователейбыли довольно зрелыми. Тем не менее, температура Curie керамики Batio3 низкая (TC = 120), диапазон рабочей температуры узкий, а производительность пьезоэлектрической керамики умеренная. Трудно значительно улучшить пьезоэлектрические свойства путем модификации легирования, и существует фазовый переход в ближайшем будущем. Следовательно, его применение пьезоэлектрической керамики ограничено. Пьезоэлектрический керамический керамический барий на основе свинца на основе свинца и BI0.5NA0.5TIO3 (BNT) (BNT) (BNT). BNT имеет характеристики расслабленных сегнетоэлектриков, которые имеют относительно большую остаточную поляризацию и чрезвычайно высокое принудительное поле (7,5 кВ/мм), и обладает большим пьезоэлектрическим коэффициентом (KT, KP около 50%), отличные характеристики диэлектрика, такие как небольшой коэффициент (KT, KP около 50%), отличные характеристики диэлектрика, такие как небольшой коэффициент (KT, KP около 50%), отличные характеристики, такие как небольшой коэффициент (KT, KP около 50%), отличные характеристики, такие как небольшой коэффициент 240 ~ 340) и хорошие акустические характеристики (его постоянная частота NP = 3200 Гц). Из -за своего высокого принудительного электрического поля и высокой электрической проводимости в области сегнетоэлектрической фазы поляризация затруднена, что затрудняет производство практической пьезоэлектрической керамики. Чтобы преодолеть недостатки пьезой керамической поляризации BNT и сложность спекания в плотных образцах, можно добавить различные пары легирующих привязки перовскита. BNT модифицируется. Внедряя такие элементы, как PB, BA, CA, SR, MN и т. Д., Принудительное поле BNT слишком высока, и возникает сложность поляризации, вызванную высокой проводимостью сегнетоэлектрической фазы BNT и поляризации материала BNT успешно решен.

Пьезоэлектрическая керамика на основе висмута:

Пьезоэлектрическая керамика без свинца на основе висмута в основном включает в себя Nanbo3, KNBO3, Linbo3 и тому подобное. АПьезо полушария керамических преобразователейимеет преимущества низкой плотности, высокой акустической скорости, большого механического коэффициента качества QM, большого электромеханического коэффициента связи KP, низкой диэлектрической постоянной, высокой пьезоэлектрической производительности, большая частотная постоянная и т. Д., Таким образом предпочтительный материал. Однако из -за волатильности металлического материала трудно получить пьезой керамику, имеющую хорошую компактность с помощью обычного керамического процесса, который ухудшает керамические свойства. Плотная керамика NANBO3-KNBO3 может быть получена путем горячего нажатия или изостатического нажатия, а температурная стабильность материала значительно улучшается, и относительная плотность может достигать 99%.

В практическом применении некоторые неотъемлемые характеристики пьезокерамического цилиндрического керамического преобразователя (такие как гистерезис, ползучесть и т. Д.) оказывают большое влияние на контроль над смещением. Чтобы уменьшить влияние гистерезиса пьезоэлектрической керамики на производительность смещения, иностранные ученые предложили много методов компенсации. В настоящее время метод устранения гистерезиса, как правило, контроль закрытого конюса в процессе управления. В этом режиме требуется дополнительный датчик смещения для измерения смещения и сравнения его с смещением целевого контроллера, чтобы сформировать сложный механизм регулирования управления.

Под действием чередующегося электрического поля ультразвуковые поляризованные пьезовые преобразователи будут демонстрировать макроскопическую сегнетоэлектрическую деградацию из -за снижения активности стенки сегнетоэлектрического домена. Микрополосы, расслоение или перелома часто встречаются в материале и индуцированной полевой усталости. Внутренняя причина в основном связана с разницей в границе раздела со свойствами. Коэффициент термического расширения на границе раздела между пьезой керамикой и электродом отличается или существует химическая реакция, которая отрицательно влияет на усталостные характеристики пьезоэлектрической керамики. Сила связи интерфейса значительно улучшается путем включения порошка электрода в керамический материал или включить керамический порошок и исходный электрод. Электрическое поле и температура являются основными внешними факторами, которые влияют на производительность усталости. Исследование двух факторов может быть обнаружено, что поле сильнее, чем сила принудительного поля, или частота высока, что приведет к электрической усталости. Кроме того, в определенном температурном диапазоне устойчивость к усталости увеличивается с повышением температуры. Когда температура превышает определенное критическое значение, материал входит в парамагнитную фазу, а явление усталости исчезает.

Ожидается, что пьезоэлектрические керамические дисплеи преодолеют недостатки текущих основных дисплеев, которые подвержены электромагнитным помехам, мертвым пятнам, травлению и т. Д., И имеют широкие перспективы рынка. Массив приводов пьезоэлектрических керамических дисплеев может быть изготовлен с помощью процесса кремниевой плесени или процесса электрофоретического осаждения, а пьезоэлектрическая керамика на основе свинца можно заменить пьезоэлектрической керамикой на основе танталатной и тантала. Несмотря на некоторый прогресс в разработке пьезоэлектрических керамических дисплеев, все еще существует ряд ключевых технологий процесса, которые необходимо решить:

(1) Хотя производительность некоторой пьезоэлектрической керамики без свинца превосходна, все еще существует большой разрыв по сравнению с пьезоэлектрической керамикой на основе PZT, и пьезоэлектрические свойства должны быть дополнительно улучшены путем измерения модификации и улучшения процесса;

(2) Чтобы сделать точность гистерезиса и компенсации ползучести пьезоэлектрического давления датчика, лучше соответствовать требованиям контроля над сверхвысокой точностью, ученым необходимо дальнейшее изучение коррекционной компенсации или эффективного контроля посредством экспериментов, чтобы уменьшить пьезоэлектрический драйвер керамической. Влияние ползучести на точность позиционирования;

(3) В настоящее время исследования усталости, вызванных полевым, в основном фокусируются на поле электрического поля и температуры, но исследования на местах при многопользовом муфте отсутствуют, но фактические пьезоэлектрические керамические устройства работают в условиях мультиповного соединения, поэтому, так что Необходимо укрепить изучение механизма усталости, вызванного полем при многополевой связи.