Composição do material cerâmico piezoelétrico

Diferentes faixas de aplicativos têm diferentes requisitos de desempenho paramateriais cerâmicos piezoelétricos. 1 Material cerâmico piezoelétrico de perovskite, a fórmula química é ABO3, A é um íon positivo com um raio grande, que pode ser +1, +2, +3; B é um íon positivo com um raio pequeno, que pode ser +3, +4, +5, +6. O raio iônico dos três íons A, B e O pode satisfazer a seguinte relação para formar a estrutura ABO3: RA + RO = T√2 (RB + RO, T é um fator de tolerância, geralmente pode formar cálcio entre 0,86 e 1,03. Estrutura de minério de titânio Formulação típica: (1) 0,99 [PBTIO3 + 0,04 LA2 / 3TIO3] + 0,01 mNO2, a temperatura de calcinação é de 850 ° C, a preservação térmica durante 2 horas, a temperatura do disparo é de 1240 ° C, a preservação do calor durante 1 hora. Ε = 240, KP = 0,096, QM = 1050, NT = 2120 (2) Filtro de alta frequência (30m-100mc) Porcelana de filtro PBTIO3 + 1WT% MNO2 + 1WT% PB3O4ε = 150, KP = 0,40, QM = 800 ~ 1000, temperatura e tempo Boa estabilidade. 3pbtio3 + 3.0wt% CEO2 ++ 0.3MNO2 + 2.53WT% NB2O5, ε = 230, QM = 1000.

(1) Com a mudança de ZR: Ti, o ponto de curie muda quase linearmente de 235 ° C a 490 ° C e a linha TC é uma fase parelétrica cúbica sem efeito piezoelétrico.

(2) ZR: Há uma fronteira de fase quase homogênea perto de Ti = 53: 47, o lado rico em titânio é a fase ferroeléctrica tetragonal; O lado rico em zircônio é a fase ferroeléctrica trigonal de alta temperatura, a temperatura deTransdutores de cerâmica piezoelétricoAscensão, e este limite de fase é rico em zircônio, o lado é inclinado e cruza a linha TC a 360 ° C (indicando que a temperatura de curie é alta perto do limite da fase), e os parâmetros da célula unitária são alterados abruptamente perto do limite de fase . Há um forte efeito piezoelétrico perto da fronteira entre a fase fase ferroelétrica tetragonal e a fase ferroeléctrica trigonal FR. KP, ε tem um valor máximo e o QM tem um valor muito pequeno. As propriedades piezoelétricas da porcelana do PZT perto da fronteira da fase são muito maiores do que as da porcelana de Batio3. Como o TC da porcelana PZT na fronteira é alta (360 ° C), KP e ε são ambos estáveis ​​dentro de 200 ° C, que é um material piezoelétrico ideal. Modificação doping de porcelana de PZT deTransdutor de cerâmica de piezo eletrônico. Para atender a diferentes propósitos, precisamos de cerâmica piezoelétrica PZT com várias propriedades. Por esse motivo, podemos adicionar diferentes íons para substituir o íon PB2 + no site de um site ou ZR4 +, TI4 + no site B. Melhorando assim o desempenho do material.

Outras Substituição Modificada Substituição Modificada Substituição Modificada Substituição Heteralitante Substituição Equivalente Modificado PZT (1) Substituição equivalente equivalente Substituição equivalente significa que o raio de Ca2 +, SR2 +, MG2 + é menor do que o íon do PB2 + A substituição de íons de íons PB2 + resulta em um aumento Na constante dielétrica ε do PZTdisco cerâmico piezo., um aumento no coeficiente de acoplamento eletromecânico KP, e um aumento na constante piezoelétrica D, melhorando assim as propriedades piezoelétricas da cerâmica PZT. O termo \"modificação de substituição suave \" significa que a adição desses aditivos pode reduzir a força de campo coercitiva CE, e a polarização é fácil, para que as propriedades do material se tornem \"suaves \" sob a ação do campo elétrico ou estresse.

(a) LA3 +, BI3 +, SB3 +, etc. Substitua o site A-Site PB + 2 ion (doping doping); NB5 +, TA5 +, SB5 +, W6 +, etc. Substituindo B-Posição ZR4 +, TI4 + íons (doping doping). As propriedades da porcelana PZT modificada por substituição suave têm as seguintes alterações: a força de campo coercitiva CE diminui ↓, o fator de qualidade mecânico QM diminui ↓; A constante dielétrica ε aumenta ↑, a perda dielétrica TAN Δ aumenta ↑, o coeficiente de acoplamento eletromecânico KP quando ↑ é aumentado, a resistência ao envelhecimento é aumentada e a resistividade de isolamento ρ é aumentada ↑. A razão para isso é que sua adição leva à formação de uma deficiência de PB2 +. Por exemplo, se cada dois la3 + substitui 3 PB2 +, para manter o saldo do preço de eletricidade, o número de cátions na posição de uma posição na perovskite é reduzido, e uma vaga é gerada. Devido à ausência de PB2 +, o movimento do domínio é facilitado, e até mesmo pequena resistência ao campo elétrico ou estresse mecânico pode fazer com que as paredes do domínio se movam.

Como resultado, um aumento na constante dielétrica e o coeficiente de conformidade elástica deTransdutores cerâmicos pzt piezocerâmicosocorre, e ao mesmo tempo, perda dielétrica e aumento de perda mecânica, e a QM diminui. Além disso, uma vez que a direção dos domínios é fácil, o número de domínios orientados na direção do campo elétrico é aumentado, aumentando assim a polarização, para que o efeito piezoelétrico seja grandemente aumentado, que é representado por um aumento no valor do KP . Como a resistência à direção do domínio se torna pequena, o campo coercitivo para reverter a polarização para superar a resistência é pequena, e a linha de retorno é quase retangular. Além disso, devido à ausência de PB2 +, o estresse interno causado pela direção de 90 domínios é tamponado, de modo que a tensão residual se torne pequena. Em outras palavras, uma vez que as paredes do domínio são facilmente movidas, o estresse interno dos domínios é facilmente liberado, então o desempenho do envelhecimento é bom. \"Soft \" Aditivos são comumente usados ​​modificando aditivos.

(b) Por exemplo, o material de acústico do transdutor de acústico subaquático de aceitação é frequentemente dopado com LA2O3 e NB2O5, a fim de aumentar o valor KP e a constante dielétrica. Pb0.95sr0.05 (zr0.52ti0.48) O3 + 0,9% LA2O3 + 0,9% NB2O5, KP = 0,60, ε = 2100, qm = 80, boa estabilidade, resistividade de volume 1012 ohm \"suave \" aditivo o montante em geral não excede 5%. b modificação de substituição dura, a chamada \"modificação de substituição dura \" significa que a adição desses aditivos pode aumentar a força de campo coercitiva CE, e a polarização torna-se difícil, por isso as propriedades do material se tornam \"dura \" sob a ação de campo elétrico ou estresse.

(a) K +, Na +, etc. Substituindo íons PB2 + no local (doping aceitador);

(b) ZR4 + e TI4 + íons (dopados aceitadores) substituídos por B em Fe2 +, CO2 +, MN2 + (ou FE3 +, CO3 +, MN3 +), NI2 +, MG2 +, AL3 +, CR3 +, e semelhantes.

As propriedades da porcelana PZT modificada por substituição dura têm as seguintes alterações: força de campo coercitiva Aumenta a CE ↑, o fator de qualidade mecânico qm aumenta ↑; A constante dielétrica ε diminui, a perda dielétrica TAN Δ diminui ↓, o coeficiente de acoplamento eletromecânico diminui pequeno ↓, a resistência ao envelhecimento é reduzida, e a resistividade de isolamento ρ é reduzida.

Ternário perovskite piezoelétrico cerâmica

Alterando a relação Zr / Ti e incorporando uma pequena quantidade de aditivos, embora algumas propriedades possam ser melhoradas, devido à gama mais ampla e mais ampla de materiais piezoelétricos, os requisitos para materiais estão ficando maiores e mais altos, e apenas os sistemas binários não podem atender ao Requisitos para uso. Portanto, há um sistema ternário. O chamado material cerâmico piezoelétrico de perovskite ternamente refere-se a uma solução sólida formada por um composto de perovskite composto e chumbo titanato de zirconato.