X'inhi ċ-ċeramika pjeżoelettrika?
Ċeramika pjeżoelettrika (ċippa taċ-ċeramika pjeżoelettrika) hija materjal polikristallin b'effett pjeżoelettriku, imsemmi wara l-proċess ta 'produzzjoni simili tiegħu għaċ-ċeramika. Huwa terminu ġenerali għaċ-ċeramika ferroelettrika b'effetti pjeżoelettriċi, li huma magħmula billi tħallat ossidi (żirkonja, ossidu taċ-ċomb, ossidu tat-titanju, eċċ.), Sinterizzazzjoni ta 'temperatura għolja, u reazzjoni ta' stat solidu biex tipproduċi trattament ta 'polarizzazzjoni polikristallina. Iċ-ċeramika pjeżoelettrika għandha proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti u proprjetajiet pjeżoelettriċi stabbli. Bħala materjal funzjonali importanti għall-forza, is-sħana, l-elettriku, u s-sensing tad-dawl, intużaw ħafna f'komponenti elettroniċi bħal vireg tal-amplitudni, transducers ultrasoniċi, u apparat ta 'spostament mikro.
L-istorja tal-iżvilupp taċ-ċeramika pjeżoelettrika:
Fl-1880, il-Curie Brothers l-ewwel skoprew l-effett pjeżoelettriku tat-turmalina, li mmarka l-bidu tal-istorja tal-pjeżoelettriċità.
Fl-1881, il-Curie Brothers ivverifikaw b'mod sperimentali l-effett pjeżoelettriku invers u taw l-istess kostanti pjeżoelettriċi pożittivi u negattivi bħall-kwarz.
Mill-1842 sal-1949, ġew skoperti kostanti dielettrika għolja, ferroelettriċità u pjeżoelettriku fuq ċeramika pjeżoelettrika Batio3. Il-kwistjoni tal-polarizzazzjoni ġiet solvuta sussegwentement.
Fil-ħamsinijiet, l-Istati Uniti u l-Ġappun wettqu riċerka dwar l-użu ta 'ċeramika pjeżoelettrika Batio3 biex jipproduċu transduċers ultrasoniċi, transduċers ta' frekwenza għolja, sensuri tal-pressjoni, sensuri, filtri, u applikazzjonijiet oħra.
Fl-1954, l-Istati Uniti B Jaffe et al. skopra li t-titanat taż-żirkonat taċ-ċomb (PZT) għandu pjeżoelettriku qawwi u stabbli ħafna, li javvanza bil-kbir ir-riċerka dwar l-applikazzjoni ta 'apparati pjeżoelettriċi.
Aktar tard, sabiex tipproteġi l-ispazju tal-għixien tad-Dinja u tal-Bniedem, tipprevjeni t-tniġġis ambjentali, iċ-ċeramika pjeżoelettrika mhux taċ-ċomb saret id-direzzjoni tar-riċerka u l-applikazzjoni futuri.
S’issa, l-applikazzjoni taċ-ċeramika pjeżoelettrika kienet estremament estensiva, mill-iżvilupp tal-ispazju sal-ħajja tad-dar.
Kunċetti bażiċi taċ-ċeramika pjeżoelettrika:
Polarizzazzjoni spontanja
Taħt il-120 grad, l-istruttura tal-kristall Batio3 hija kemmxejn mgħawġa u għandha struttura tetragonali. Ba 2+ ti 4+ jgħaddi minn spostament relattiv għal O 2-, li jirriżulta fl-allinjament ħażin ta 'ċentri ta' ħlas pożittivi u negattivi u polarizzazzjoni (polarizzazzjoni spontanja). Din it-temperatura ta 'transizzjoni hija komunement imsejħa bħala t-temperatura tal-curie jew il-punt Curie (TC).
Polarizzazzjoni artifiċjali
Il-polarizzazzjoni artifiċjali hija l-proċess tal-applikazzjoni ta 'kamp elettriku ta' kurrent dirett għoli biżżejjed għal ċeramika pjeżoelettrika u li tinżamm f'ċerta temperatura u ħin, li ġiegħel id-dominji elettriċi tagħha jduru jew, fi kliem ieħor, jisforzaw il-polarizzazzjoni spontanja tiegħu biex jagħmlu arranġamenti direzzjonali. Id-dijagramma li ġejja turi l-bidliet fid-dominji elettriċi fiċ-ċeramika qabel it-trattament tal-polarizzazzjoni.
Ċeramika ferroelettrika
Xi materjali juru polarizzazzjoni spontanja f'ċerta firxa ta 'temperatura. Barra minn hekk, il-polarizzazzjoni spontanja tagħha tista 'tinqaleb bl-azzjoni ta' kamp elettriku estern, u din il-proprjetà tal-materjal tissejjaħ ferroelettriku. Materjali taċ-ċeramika b'din il-karatteristika huma msejħa ċeramika ferroelettrika.
Il-prinċipju taċ-ċeramika pjeżoelettrika: effett pjeżoelettriku
L-effett pjeżoelettriku jirreferi għad-deformazzjoni ta 'ċerti mezzi taħt l-azzjoni tal-forza, u jikkawża li l-wiċċ tal-midja jiġi ċċarġjat, li huwa l-effett pjeżoelettriku pożittiv. Għall-kuntrarju, meta jiġi applikat kamp elettriku ta ’eċċitazzjoni, il-mezz se jgħaddi minn deformazzjoni mekkanika, magħrufa bħala l-effett pjeżoelettriku invers. L-essenza tal-effett pjeżoelettriku pożittiv hija l-polarizzazzjoni tal-mezz ikkawżat minn azzjoni mekkanika; L-essenza tal-effett pjeżoelettriku invers hija l-polarizzazzjoni tal-medju kkawżat mill-azzjoni ta 'kamp elettriku.
Manifattura ta 'ċeramika pjeżoelettrika
Il-passi ewlenin fil-proċess ta 'produzzjoni taċ-ċeramika pjeżoelettrika huma: Lott ta' trattament minn qabel ta 'qabel l-isparar ta' granulazzjoni li tifforma l-isparar ta 'l-ittestjar tal-polarizzazzjoni tal-elettrodi.
materja prima
Il-materja prima hija l-pedament għall-preparazzjoni taċ-ċeramika pjeżoelettrika. Għall-PZT, il-materja prima ewlenija tagħha huma PB3O4, ZRO2, u TIO2. Meta tagħżel il-materja prima, l-attenzjoni għandha ġeneralment tingħata lill-kompożizzjoni kimika u l-istat fiżiku tagħhom. Ir-rekwiżiti ta 'purità għall-materja prima għandhom ikunu moderati. Il-materja prima ta 'purità għolja hija għalja, u t-temperatura tas-sinterizzazzjoni hija għolja b'firxa ta' temperatura dejqa. L-impuritajiet fil-materja prima b'purità kemmxejn aktar baxxa jistgħu jaġixxu bħala mineralizzaturi u għajnuniet għat-tidwib, iżda minflok ibaxxu t-temperatura tas-sinterizzazzjoni u jwessgħu l-firxa tat-temperatura. Madankollu, materja prima b'purità eċċessivament baxxa fihom aktar impuritajiet u mhumiex adattati għall-użu.
Impurità
L-impuritajiet huma maqsuma f'impuritajiet ta 'ħsara u impuritajiet ta' benefiċċju. Il-modifika tad-doping PZT tista 'tinqasam fi sostituzzjoni ekwivalenti u sostituzzjoni eterovalenti; Is-sostituzzjoni eterovalenti tista 'tinqasam fi modifika ta' sostituzzjoni ratba, modifika ta 'sostituzzjoni iebsa, u modifiki oħra ta' sostituzzjoni.
Sostituzzjoni ekwivalenti
Is-sostituzzjoni ekwivalenti tirreferi għas-sostituzzjoni ta '2+ joni b'jonji divalenti bħal ca 2+, sr {2+, mg 2+, eċċ., Li għandhom radi iżgħar minn pb { {4}} joni. Bħala riżultat, il-kostanti dielettrika ε taċ-ċeramika PZT tiżdied ↑, il-koeffiċjent ta 'l-akkoppjar elettromekkaniku jiżdied ↑, u l-kostanti pjeżoelettrika D tiżdied, u b'hekk ittejjeb il-prestazzjoni pjeżoelettrika taċ-ċeramika PZT.
Sostituzzjoni eterovalenti
Modifika ta 'sostituzzjoni ratba fis-sostituzzjoni eterovalenti tirreferi għaż-żieda ta' xi addittivi mal-materja prima li tista 'tnaqqas is-saħħa tal-kamp ta' sfurzar tal-KE permezz ta '↓, u tagħmel il-polarizzazzjoni aktar faċli. Għalhekk, taħt l-azzjoni ta 'kamp elettriku jew stress, il-proprjetajiet tal-materjal isiru "artab". (Il-korp tal-porċellana wara l-isparar isir isfar)
Is-sostituzzjoni iebsa fis-sostituzzjoni eterovalenti tirreferi għaż-żieda ta 'xi addittivi li jistgħu jżidu s-saħħa tal-kamp sfurzat u jagħmlu l-polarizzazzjoni aktar diffiċli, li tirriżulta fil-proprjetajiet materjali li jsiru "iebsa" taħt l-azzjoni ta' kamp elettriku jew stress. Wara l-isparar, il-ġisem tal-porċellana jidher iswed
Is-suq taċ-ċeramika pjeżoelettrika
Iċ-ċeramika pjeżoelettrika, bħala materjali funzjonali importanti, tokkupa proporzjon konsiderevoli fil-qasam tal-elettronika. Fl-2000, il-bejgħ globali taċ-ċeramika pjeżoelettrika laħaq madwar 3 biljun dollaru Amerikan. F’dawn l-aħħar snin, il-bejgħ annwali taċ-ċeramika pjeżoelettrika mad-dinja kollha kiber b’rata ta ’15%. Sabiex tiġi protetta d-Dinja mit-tniġġis ambjentali, il-Parlament Ewropew għadda liġi fl-2001 dwar ir-restrizzjoni ta 'sustanzi ta' ħsara f'tagħmir elettriku u elettroniku, li jinkludi apparati pjeżoelettriċi li fihom ċomb fis-sustanzi ristretti. Fil-preżent, il-prodotti fis-suq taċ-ċeramika pjeżoelettriċi domestiċi għadhom joperaw bl-użu ta 'metodi ta' teknoloġija u produzzjoni tradizzjonali, u l-prodotti mingħajr ċomb għadhom ma ffurmawx vantaġġ industrijali. Lead Free hija d-direzzjoni ewlenija tal-isforzi fl-industrija.
Applikazzjoni ta 'ċeramika pjeżoelettrika
L-applikazzjoni taċ-ċeramika pjeżoelettrika hija estensiva ħafna. Pereżempju, detonaturi pjeżoelettriċi, ditekters ultrasoniċi, sewwieqa pjeżoelettriċi, igniters pjeżoelettriċi, konvertituri pjeżoelettriċi, fannijiet taċ-ċeramika pjeżoelettriċi, skrins tal-touch pjeżoelettriċi, radars ultrasoniċi tar-rivers, radars ultrasoniċi tar-rivers, relazzjonijiet ta 'rivers pjezoelettriċi, u s-sozoelriċi. Il-kumpanija tagħna ġeneralment tuża pzt -4 u pzt -8 ċeramika pjeżoelettrika minħabba li dawn iż-żewġ tipi għandhom effiċjenza ta 'konverżjoni elettromekkanika għolja u huma adattati għal magni ultrasoniċi ultrasoniċi ta' enerġija għolja u tindif ultrasoniku ta 'komponenti tat-transducer.
