Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2020-03-23 Herkunft:Powered
Vier. Klassifizierung von piezoelektrischen Materialien
1. Die erste Art von piezoelektrischem Material Piezoelektrisch Einkristall. Dies ist ein natürlich vorkommendes oder künstliches ferroelektrisches Einkristallmaterial mit Anisotropie. Sein piezoelektrischer Effekt basiert auf der Zusammensetzung der Kristallstruktur, die durch Veränderungen in der relativen Position der positiven und negativen Ionen am Gitter verursacht wird. Häufig verwendete piezoelektrische Einzelkristalle .quartz (SiO2): Dies ist ein natürlich gebildeter oder künstlich kultivierter (künstlicher Kristall) Kristall mit guter Gleichmäßigkeit und hohem Curie-Punkt; hohe Impedanz und hohe mechanische q (QM); hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit; Die Leistung ist extrem stabil, die Alterung ist extrem langsam und minimal und ihre Leistung ändert sich mit der Temperatur sehr gering, und der lineare Frequenztemperaturkoeffizient, der sich nicht mit der Zeit ändert, kann erhalten werden. Der Verlust ist klein, was für extrem hohe Frequenzen verwendet werden kann. Die Isolationsleistung ist gut, sie kann unter Spannung hohe Verwendung sein; was in höheren und extrem niedrigen Temperaturumgebungen verwendet werden kann. Aufgrund seiner vielen überlegenen Eigenschaften wird Quarz heute noch weit verbreitet, insbesondere als Standardwandler und als Zeitoszillator in Computerausrüstung. Der Nachteil ist, dass die Effizienz der elektromechanischen Umwandlung niedrig ist, was den Gewinn der Systemschleife niedriger macht.
Lithium niobat (linbo3): Dies ist ein künstlich angebautes ferroelektrisches Einzelkristall mit einem Durchmesser von bis zu 120 mm. Lithium -Niobat kann verwendet werden, um die Ultraschall -Querwelle mit hoher elektromechanischer Kopplungskoeffizient und ausgezeichneter piezoelektrischer Leistung direkt zu erregen. Es hat einen großen QM -Wert und einen hohen Curie -Punkt. Es kann bei hohen Temperaturen mit stabiler Polarisation und Ultraschallausbreitung verwendet werden. Der Verlust ist gering, er ist nicht grallisch und die Frequenzkonstante ist sehr groß. Es kann verwendet werden, um ultrahoch-hohe Frequenzwandler herzustellen. Daher wurde es als gemeinsames Grundmaterial für akustische Oberflächenwellenwandler verwendet. Bei Verwendung als Volumenwellenwandler kann es eine bessere Empfindlichkeit als gemeinsame piezoelektrische Keramikwandler erhalten. Es wird auch für die Messung von Ultraschalldicken, die schmale Messung und für den Impulswandler verwendet. Dies ist auch ein künstlicher Einzelkristall. Es hat gute mechanische Eigenschaften, ist leicht zu verarbeiten, kann in Wasser gelöst werden, aber nicht leicht zu grundieren, was relativ stabile physikalische und chemische Eigenschaften aufweist und ausgezeichnete piezoelektrische Eigenschaften von hatPZT -Material Piezoelektrischer Streifen
. Der elektromechanische Kopplungskoeffizient und die niedrige Dielektrizitätskonstante und der QM-Wert sind recht niedrig. Sie sind für die Herstellung hochempfindlicher, hochauflösender Breitbandwandler und Verzögerungsleitungen geeignet, z. Darüber hinaus gibt es Lithiumsulfat (LI2SO4) mit einer guten Empfangsleistung.
3. Die zweite Art von piezoelektrischem Material Piezoelektrischer Keramik. Dies ist ein polykristallines ferroelektrisches Material, das durch manuelles Brennen der Pulver -Sintermethode hergestellt wird. Der piezoelektrische Effekt basiert auf dem elektrostriktiven Effekt, und seine piezoelektrischen Eigenschaften ändern sich mit dem Sintern. Es gibt Unterschiede in den Zutaten für Handwerkskunst und Formulierung, sodass es viele Arten und unterschiedliche Leistungen gibt. Zum Beispiel: Mahlen des Materials auf 400 mesh, hinzufügen, einen Bindemittel hinzufügen, drücken, bei hoher Temperatur backen und dann sägen, schleifen und polieren zu einem fertigen piezoelektrischen Keramikwafer. Piezoelektrische Keramik sind leicht in verschiedene Formen zu verarbeiten und können in einer Vielzahl von Vibrationsmodi vibriert werden, um sich an verschiedene Verwendungen anzupassen. Es verfügt über einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, eine hohe Schleifengewinn und -sensitivität, die seine wichtigen Vorteile sind. Die häufig verwendeten piezoelektrischen Keramik sind: Bariumtitanat (Batio3): Dies ist eine Mischung aus Titandioxid (TiO2) und Bariumcarbonat (BACO3), die bei hoher Temperatur gesintert sind. Dies ist eine frühere piezoelektrische Keramik, seine Curie -Temperatur ist gering, die Temperaturabhängigkeit ist groß und die Zeitstabilität und die thermische Stabilität sind schlecht. Jetzt wird es immer noch für Sonar -Kühler und Ultraschallwandler verwendet. Bleizirkonat -Titanat, Code PZT, verfügt über eine Vielzahl von Formeln und Eigenschaften und ist derzeit die am häufigsten verwendete piezoelektrische Keramik.
Das Hauptmerkmal der PZT -Seriepiezoelektrische Plattenkristallist der hohe elektromechanische Kopplungskoeffizient, von dem der PZT-4 ein Übertragentyp ist und seine hohen Anregungsmerkmale gut sind (hoher QM-Wert, kleiner interner Verlust usw.), was für Sonar-Kühler und Ultraschallwandler geeignet ist. Hochspannungsgenerator und Hochleistungswandler. PZT-5 ist ein Empfängertyp. Es hat eine hohe Dielektrizitätskonstante, niedrige Alterung und einen niedrigen QM -Wert. Es ist für Hydrophone, Ultraschallwandler, Aufzeichnungsspieler, Mikrofone und Lautsprecherkomponenten geeignet. Es eignet sich auch zur Erkennung von Breitbandimpuls usw. Zusätzlich: PZT-2, PZT-5A, PZT-5H, PZT-6A, PZT-7A, PZT-8 ... und so weiter.
Das Blei -Niob -Zincat hat einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten mit radialer Schwingung und einen niedrigen QM -Wert (Hinzufügen von MNO2 oder NIO2 kann QM auf 200 erhöhen). Es gibt eine höhere Temperaturstabilität, die für Filtermaterialien geeignet ist. Blei -Niob -Kobaltatserie: Die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten der radialen Schwingung sind relativ hoch. Mittel elektromechanischer Kopplungskoeffizient kp radial Vibration, geeignet für den Filter- und Verzögerungslinienoszillator. Blei -Niob -Antimonat: hoher KP -Wert, gute Stabilität, großer QM -Wert und kleiner Frequenztemperaturkoeffizient. Blei -Antimon -Mangansystem: KP hat einen großen Einstellbereich, einen hohen QM -Wert, ein kleiner dielektrischer Verlust und eine gute Stabilität. Blei Wolframse: Extrem hohe Breakdown -Spannung, großer QM -Wert, großer KP -Wert und gute Temperaturstabilität bei Resonanzfrequenz.
Blei -Niobat -System: Die Dielektrizitätskonstante ist groß, das KP ist mittel und die Schallfrequenzeigenschaften sind gut. Das Blei -Wolfram -Cadmiumsystem ist eine gute Temperatur und Zeitstabilität der Frequenz. Blei Magnesium Tellurate. Es kann wiederholtem Druck standhalten und hat eine geringe Alterung elektrischer und mechanischer Eigenschaften. Darüber hinaus gibt es Blei -Lithium -Antimonat- und Blei -Lithium -Tantalat, die eine gute Stabilität und niedrige QM -Werte aufweisen und für Unterwasserakustik -Wandler geeignet sind. Neben der ternären Piezokeramik wurden die quaternären Piezo-Keramik von Niob Nickel-Niobium Zinc-Titanium-Zirkonat entwickelt.
Die dritte Art von piezoelektrischem materialpolarem Polymerpiezoelektrikum. Dies ist ein neues künstlich synthetisiertes halbkristallines Polymer mit einem piezoelektrischen Effekt, das als polares Polymer bezeichnet wird, und sein piezoelektrischer Effekt basiert auf einem polaren Polymer. Die molekulare Rotation ist derzeit am besten mit Polyvinylidenfluorid (PVDF). PVDF (-Ch2-CF2-) ist eines der polarsten Polymere. Der PVDF-Film wird auf mehrmals seine ursprüngliche Länge bei einer Temperatur unter 100 ° C gestreckt, um einen β-Typ (eine kristalline Form von PVDF) zu erhalten, die mit einer Elektrode (normalerweise Aluminium) aufgetragen und in einem hohen DC-Elektropolarisiert wird Feld (Temperatur beträgt 80-150 ° C), erhält die piezoelektrische Leistung, kann effektiv als akustischer Empfänger verwendet werden, hat eine gute thermische Stabilität, zusätzlich kann das Material gebogen, die akustische Impedanz ist gering und es ist gut übereinstimmt. Mit Wasser, insbesondere für Hydrophone und Wandler für medizinische Ultraschall -Diagnose -Schallfeldtests geeignet. Die Nachteile von piezoelektrischen Filmmaterialien sind, dass das Signal-Rausch-Verhältnis nicht ideal ist, der elektromechanische Kopplungskoeffizient nicht groß genug ist und die mechanischen und dielektrischen Verluste relativ groß sind. Da der Qualitätsfaktor (QM, QE) klein ist, ist er nicht für Orte geeignet, an denen eine scharfe Resonanz erforderlich ist, noch für große Eingaben und kontinuierliche Arbeiten, da der piezoelektrische Effekt bei einer langen Zeit bei einer Temperatur über 80 verwendet wird ° C abnehmen. Darüber hinaus umfassen polare polymerpiezoelektrische Materialien Polyfluorethylen (PVF2) und dergleichen.
Die vierte Art von piezoelektrischem Material-zusammengesetzter piezoelektrisches Material und piezoelektrischer Zinkoxidfilm. Verbundpiezoelektrisches MaterialEnergieernteplattebesteht aus ferroelektrischen Keramikpartikeln, die verteilt und in Polymermaterialien gemischt werden. Wie elektrische Materialien hängen ihre piezoelektrischen Eigenschaften nicht nur von den Keramikpartikeln ab, sondern auch von der Art der als Matrix verwendeten Polymermaterialien, insbesondere der Verbundsysteme mit Hochleistungs-Polymeren wie PVDF und Vinylidenfluorid. Kann als starke piezoelektrische Materialien verwendet werden. Dieses piezoelektrische Material muss nicht wie andere polymerpiezoelektrische Körper gestreckt werden und ist intern isotrop. Mit der Änderung des Matrixpolymertyps kann ein großer Bereich des elastischen Moduls erhalten werden. Insbesondere kann es heiß gepresst und praktisch sein. sehr angenehm. Beispielsweise haben die Verbundwerkstoffe der PVDF- und PZT -Serien sehr stabile piezoelektrische Eigenschaften und dielektrische Eigenschaften. Diese Materialien haben die praktische Stufe erreicht und ähneln den materiellen piezoelektrischen Polymermaterialien in der Anwendung.
Zinkoxid (ZnO) Piezoelektrischer Film (hergestellt durch Vakuumsprühprozess) wird zur Ultraschall-Erzeugung von Ultrahochfrequenz und Empfangsanbieter verwendet. Es kann im Frequenzband von 30-3000 MHz verwendet werden und wirkt sich gut aus. Es kann für die Untersuchung von Materialeigenschaften, Ultraschallverzögerungslinie, akustooptischer Gerät, Kommunikations- und Informationsverarbeitung sowie Ultraschallmikroskop usw. verwendet werden . Darüber hinaus sind Cadmiumsulfid (CDs), Aluminiumnitrid (ALN) usw. auch gute piezoelektrische Dünnfilmmaterialien.
