Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2019-01-08 Herkunft:Powered
Piezoelektrische Keramik über piezoelektrische Keramik -Treibermaterialien zeigt hohe Anforderungen an die Eigenschaften von piezoelektrischen Keramikmaterialien wie elektrische Dehnungskonstante mit hoher Spannung, hoher Curie -Punkt, hoher elektromechanischer Kopplungskoeffizient und Hochfrequenzkonstante. Die am häufigsten verwendete piezoelektrische Keramik ist PZT (Bleizirkonat -Titanat) basierend aufPZT -Materialpiezoelektrikum -Keramik -WandlerAufgrund seines bemerkenswerten piezoelektrischen Effekts ist es eine hohe Curie -Temperatur, eine starke Strahlungsbeständigkeit und eine einfache Integration in die Integrationstechnologie der Halbleiterintegration. Aber es ist schädlich für den menschlichen Körper und die Umwelt. Daher suchten die Menschen nach bleitfreier piezoelektrischer Keramikmaterialien mit ausgezeichneter Leistung.
Die am besten erforschendsten leitfreien piezoelektrischen Keramikmaterialien im Haus und im Ausland umfassen hauptsächlich die folgenden Systeme: Blei-freie piezoelektrische Keramik auf Bariumtitanat; Blei-freie piezoelektrische Keramik auf Bariumtitanat; Tantalatbasierte Blei-freie piezoelektrische Keramik und Tantal-Layered-Struktur-Blei-freie piezoelektrische Keramik.
Blei-freie piezoelektrische Keramik auf Barium-Titanat-Basis
Die Forschung und Anwendung von Barium Titanate (Batio3) basierend auf Lead-FreePiezo -Keramik -Wandlerwaren ziemlich reif. Die Curie -Temperatur der Batio3 -Keramik ist jedoch niedrig (TC = 120), der Betriebstemperaturbereich eng und die Leistung der piezoelektrischen Keramik ist moderat. Es ist schwierig, die piezoelektrischen Eigenschaften durch Dotierungsmodifikation erheblich zu verbessern, und es gibt einen Phasenübergang in der Nähe der Temperatur. Daher ist die Anwendung der piezoelektrischen Keramik begrenzt. Blei-freier piezoelektrischer Keramik-Barium-Titanat von Bleif-freier Blei-Strontium-Strontium-Titanat und BI0.5NA0.5TIO3 (BNT) ist ein typischer Vertreter der Titanat-Serie. BNT hat die Eigenschaften von entspannten Ferroelektrika, die relativ große remanente Polarisation und extrem hohes Zwangsfeld (7,5 kV/mm) aufweist und einen großen piezoelektrischen Koeffizienten (KT, KP ca. 50%), eine hervorragende Leistung von Dielektrikum wie kleiner Koeffizienten (kleiner Koeffizient (z. 240 ~ 340) und gute akustische Leistung (seine Frequenzkonstante NP = 3200 Hz). Aufgrund seines hohen zwanghaften elektrischen Feldes und seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit in der ferroelektrischen Phasenregion ist die Polarisation schwierig, was es schwierig macht, praktische piezoelektrische Keramik zu produzieren. Um die Mängel der Bnt -Piezo -Keramikpolarisation und der Schwierigkeit des Sinterns in dichte Proben zu überwinden, fügt man eine Vielzahl von Perovskit -Struktur -Dopanzpaaren hinzu.bnt wird modifiziert. Durch die Einführung von Elementen wie Pb, Ba, Ca, Sr, Mn usw. ist die Zwangsfeldstärke von BNT zu hoch, und die durch die hohe Leitfähigkeit der bnt ferroelektrische Phase verursachte Polarisationsschwierigkeit und die Polarisation von BNT -Material ist erfolgreich gelöst.
Die wismutbasierte bleitfreie piezoelektrische Keramik:
Die wismutbasierte bleitfreie piezoelektrische Keramik umfasst hauptsächlich Nanbo3, KNBO3, Linbo3 und dergleichen. DasPiezo -Hemisphäre Keramikwandlerhat die Vorteile von niedriger Dichte, hoher Akustikgeschwindigkeit, großer mechanischer Qualitätsfaktor QM, großer elektromechanischer Kopplungskoeffizient KP, niedriger Dielektrizitätskonstante, hohe piezoelektrische Leistung, große Frequenzkonstante usw., so dass die piezoelektrische Kiersmeisterin der Tantalat basierend bevorzugtes Material. Aufgrund der Volatilität des Metallmaterials ist es jedoch schwierig, Piezokeramik mit einer guten Kompaktheit durch einen herkömmlichen Keramikprozess zu erhalten, der die Keramikeigenschaften verschlechtert. Die dichte Nanbo3-KNBO3-Keramik kann durch heißes Pressen- oder Isostat-Pressungsprozess erhalten werden, und die Temperaturstabilität des Materials wird erheblich verbessert, und die relative Dichte kann 99%erreichen.
In praktischen Anwendungen haben einige inhärente Merkmale des Piezoceramic-Zylinder-Keramikwandlers (wie Hysterese, Kriechen usw.) einen großen Einfluss auf die Verschiebungskontrolle mit hoher Präzision. Um den Einfluss der Hysterese der piezoelektrischen Keramik auf die Verschiebungsleistung zu verringern, haben ausländische Wissenschaftler viele Kompensationsmethoden vorgeschlagen. Derzeit ist die Methode zur Eliminierung der Hysterese im Allgemeinen im Steuerungsprozess geschlossen. Dieser Modus erfordert einen zusätzlichen Verschiebungssensor, um die Verschiebung zu messen und ihn mit der Zielverschiebung des Controllers zu vergleichen, um einen komplexen Kontrollanpassungsmechanismus zu bilden.
Unter der Wirkung des alternierenden elektrischen Feldes zeigen ultraschallpolarisierte Piezo -Wandler aufgrund der Abnahme der Wandaktivität der ferroelektrischen Domäne einen makroskopischen ferroelektrischen Abbau. Mikro-Cracks, Delaminierung oder Fraktur treten häufig auf materielles und feldes induziertes Müdigkeit auf. Der intrinsische Grund ist hauptsächlich auf den Unterschied in der Schnittstelle mit Eigenschaften zurückzuführen. Der thermische Expansionskoeffizient an der Grenzfläche zwischen der Piezokeramik und der Elektrode ist unterschiedlich oder es gibt eine chemische Reaktion, die die Ermüdungsleistung der piezoelektrischen Keramik nachteilig beeinflusst. Die Grenzflächenbindungskraft wird durch Einbau des Elektrodenpulvers in das Keramikmaterial oder das Einbau des Keramikpulvers und der ursprünglichen Elektrode erheblich verbessert. Elektrisches Feld und Temperatur sind die wichtigsten externen Faktoren, die die Ermüdungsleistung beeinflussen. Eine Untersuchung von zwei Faktoren kann festgestellt werden, dass das Feld stärker ist als die Zwangsfeldstärke oder die Häufigkeit hoch, was zu elektrischer Ermüdung führt. Darüber hinaus nimmt der Ermüdungsbeständigkeit in einem bestimmten Temperaturbereich mit zunehmender Temperatur zu. Wenn die Temperatur einen bestimmten kritischen Wert überschreitet, tritt das Material in die paramagnetische Phase ein und das Ermüdungsphänomen verschwindet.
Es wird erwartet, dass piezoelektrische Keramik -Displays die Mängel der aktuellen Mainstream -Displays überwinden, die für elektromagnetische Störungen, tote Flecken, Radierung usw. anfällig sind und umfassende Marktaussichten haben. Das Aktuatorarray von piezoelektrischen Keramik-Displays kann durch einen Siliziumformprozess oder ein elektrophoretischer Abscheidungsprozess hergestellt werden, und eine piezoelektrische Keramik auf Bleibasis kann durch eine bleifreie piezoelektrische Keramik einer tantalatbasierten und tantalum-strukturellen Struktur ersetzt werden. Trotz einiger Fortschritte bei der Entwicklung von piezoelektrischen Keramik -Displays gibt es immer noch eine Reihe von Problemen der wichtigsten Prozesstechnologie, die angegangen werden müssen:
(1) Obwohl die Leistung einiger bleifreier piezoelektrischer Keramik hervorragend ist, gibt es im Vergleich zu PZT-basierten piezoelektrischen Keramiken immer noch eine große Lücke, und die piezoelektrischen Eigenschaften sollten durch Messung der Modifikation und der Prozessverbesserung weiter verbessert werden.
. Der Einfluss des Kriechens auf die Positionierungsgenauigkeit;
(3) Gegenwärtig konzentriert sich die feldinduzierte Ermüdungsforschung hauptsächlich auf das Bereich des elektrischen Feldes und der Temperatur, aber die Forschung auf dem Feld unter Multi-Feld-Kopplung fehlt, aber die tatsächlichen piezoelektrischen Keramikgeräte arbeiten unter Multi-Feld-Kopplungsbedingungen so Es ist notwendig, die Untersuchung des Feld-induzierten Ermüdungsmechanismus unter Multi-Feld-Kopplung zu stärken.
