Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2020-03-16 Origem:alimentado
Os micro-atuadores cerâmicos piezoelétricos são novos atuadores de estado sólido feitos usando o efeito piezoelétrico inverso. Eles são amplamente utilizados em campos de alta tecnologia, como óptica de precisão, micromecânicos, microeletrônicos e aplicativos de computador. Esses aplicativos exigem que dispositivos cerâmicos piezoelétricos sejam pequenos, baixa tensão de condução, deslocamento grande e integração. No passado, os microactores cerâmicos piezoelétricos multicamadas formados pela ligação de cerâmica piezoelétrico com um adesivo foram afetados pela espessura do diafragma de cerâmica única. Limitação (é bastante difícil fazer um monolítico cerâmico com uma espessura de 200 μm ou menos), o dispositivo não pode ser miniaturizado e integrado, e o adesivo no dispositivo because o dispositivo gerar grande fluência sob a ação de um campo elétrico, que não é propício para a precisão do controle de deslocamento, especialmente o dispositivo sob a ação de alto campo elétrico por um longo tempo, o adesivo é fácil de cair doComponentes de soldagem de anel de piezoFolha, fazendo com que o desempenho do dispositivo se deteriore e até mesmo o fenômeno da fratura do dispositivo, encurtando a vida útil do dispositivo, trazendo grandes benefícios para o aplicativo. Nos últimos anos, a cerâmica piezoelétrica de chip multicamadas obtidas usando o processo de fundição verde de piezocerâmica e a tecnologia de co-futeção do filme verde de piezocerâmica fundida e o eletrodo interno micro-atuador cerâmico (MMPA) é um novo tipo de dispositivo cerâmico funcional com Excelente desempenho adequado para produção em larga escala. Este dispositivo de chip multicamada é fácil de produzir uma espessura de filme inferior a 100 μm devido ao processo de fundição. Após o disparo, as camadas cerâmicas de piezo estão diretamente ligadas ao eletrodo interno sem a necessidade de ligação adesiva. Portanto, o dispositivo pode ser miniaturizado e miniaturizado, o desempenho do creep do dispositivo também é muito melhorado, e o fenômeno de camada entre as camadas cerâmicas é muito melhorado. É efetivamente superado, o que melhora muito a vida útil do dispositivo. Este artigo reporta um tipo de chip multicamadas e alta pressão do sistema PZT de chumbo feita pelo uso de tecnologia de fundição cerâmica e filme verde cerâmico / tecnologia de co-demissão de eletrodos internos. Esta é a primeira vez para um micro-atuador elétrico cerâmico neste país. Este artigo estuda principalmente as características estáticas e dinâmicas de deslocamento deste dispositivo.
O fluxo de processo para preparar um micro-atuador de cerâmica piezoelétrico de chip multicamadas precisa passar por 10 principais etapas do processo: primeiro, um pó cerâmico piezoelétrico de pzt suave com um grande coeficiente de tensão piezoelétrico é preparado por um processo de preparação de cerâmica de piezo eletrônico, a fórmula molecular é XPB (ZN1 / 3NB2 / 3) O3 + YPBZRO3 + ZPBTIO3, (PZN-PZ-PT), (x + Y + Z = 1),
Em seguida, o pó de cerâmica PZT e o aditivo orgânico são misturados uniformemente em uma determinada proporção sólida / líquida para obter uma pasta cerâmica uniforme, e a pasta cerâmica é lançada em uma tremonha em uma máquina de fundição para fundição. E velocidade de portadora orgânica para preparar um filme verde uniforme, denso, com uma certa espessura. O filme verde fundido é perfurado em um filme verde de cerâmica PZT de uma determinada forma, e um padrão com uma pasta de eletrodo padrão, e então o filme verde cerâmico impresso com eletrodos é colocado em um molde especial e laminado em uma determinada ordem para obter um Multilayer Piezo cerâmico. Depois de cortar o corpo multicamada de vários dispositivos de cerâmica multicamada de acordo com o tamanho da área ativa do dispositivo, coloque-os em um cadinho Al2O3 puro e ligue-os lentamente juntos. As duas extremidades do dispositivo de chip multicamadas são cobertas com eletrodos externos AG, 650 C Prata queimada, polarização de alta temperatura (tempo de polarização 30min, campo elétrico 4000V / mm, temperatura 140 c). Convecção de película espessa e eletrodo interno de alta temperatura, e finalmente obteve um micro-atuador de cerâmica piezoelétrico de chip multicamadas com uma área ativa de 5 mm × 6mm e uma espessura total de 2 mm (a camada cerâmica piezoelétrica é de 35 camadas, cada camada é de 47 μm de espessura e As camadas superficiais superiores e inferiores são de cerca de 120 μm de espessura).
O coeficiente de tensão piezoelétrico D33 doComponnets de cerâmica piezo.foi medido pelo Instituto de Acústica da Academia Chinesa de Ciências. A micro-transição micro-área do dispositivo multicamada foi observada com um microscópio eletrônico de varredura (SEM) produzido pela fábrica de instrumentos da Academia Chinesa de Ciências. O valor de deslocamento do micro-atuador elétrico de cerâmica é testado pelo testador de indutância digital DGS-6 produzido. A resolução é de 0,01 μm. O deslocamento dinâmico é testado por um único feixe de laser de acordo com o princípio do efeito doppel. A resolução é de 0,005μm.
Para uma cerâmica piezoelétrica estão sujeitos a estresse externo constante, quando uma tensão é aplicada a duas superfícies perpendiculares à sua direção de espessura (direção de polarização), e considerando apenas a deformação piezoelétrica à deformação linear, pode ser conhecida a partir da equação piezoelétrica que a pressão. O deslocamento Δll da cerâmica elétrica na direção de espessura longitudinal é expressa.
Onde D33 é o coeficiente de tensão piezoelétrico, v é a tensão aplicada, e T é a espessura do monólito cerâmico. A equação mostra que, quando a tensão aplicada é a quantidade de mudança, o deslocamento da folha piezoelétrica na direção da espessura e a piezoelétrica. O coeficiente de pressão D33 é proporcional à tensão aplicada V e não tem nada a ver com a espessura; No entanto, quando o campo elétrico aplicado é alterado, o deslocamento gerado pelo dispositivo não é apenas proporcional ao coeficiente piezoelétrico D33 e no campo elétrico, mas também proporcional à espessura é proporcional. Pode-se ver que o deslocamento da cerâmica piezoelétrica na direção da espessura está relacionado ao modo de trabalho da unidade de deslocamento selecionada pela cerâmica piezoelétrica. Quando está se aplicando, os dois fatores da tensão e o campo elétrico aplicado devem ser considerados ao mesmo tempo. Aplicação sob campo elétrico de perto-colapso; Ao mesmo tempo, a tensão de trabalho deve ser tão baixa quanto possível, e o deslocamento deve ser o mais grande possível.
Para um dispositivo com uma certa tensão aplicada, reduzindo a espessura da folha cerâmica pode atingir a finalidade de reduzir o tamanho do dispositivo na direção da espessura. Portanto, quando a folha piezocerâmica multicamada é mecanicamente conectada em série, eletricamente conectada em paralelo, e a camada cerâmica piezo juntas, a direção de polarização do transdutor de cerâmica piezo adjacente leva a estrutura inversa. Desta forma, quando o Micro-Driver Cerâmico Piezoelétrico Multilayer é aplicado com uma tensão de operação, seu deslocamento longitudinal é sobreposto, que pode ser expresso.
Onde n é o número de laminados cerâmicos piezo, isto é, o deslocamento do micro-atuador cerâmico piezoelétrico multicamado é ampliado por N vezes em comparação com uma única peça de cerâmica piezoelétrica. No entanto, quando o deslocamento é baseado no campo elétrico aplicado por cada folha cerâmica piezoelétrica quando a quantidade de mudança é, a equação (2) pode ser expressa.
Onde T é a espessura de cada camada de cerâmica piezoelétrica, e l é a espessura total do dispositivo multicamada. Comparando as expressões de equações (3) e (1), pode-se ser encontrada que, quando é a espessura total do dispositivo multicamada. Quando a espessura é a mesma, as duas equações são as mesmas, o que indica que quando a intensidade do campo elétrico aplicada por cada peça cerâmica piezoelétrica do dispositivo multicamada é a mesma que a de uma única peça de cerâmica piezoelétrica, a quantidade de deslocamento de Os dois são iguais. A tensão aplicada é n vezes menor que a de uma cerâmica piezoelétrica monolítica.
Pode ser visto a partir da análise acima que, embora a cerâmica piezoelétrica monolítica também possa alcançar o deslocamento de escala de mícron aumentando a espessura do filme, a tensão de trabalho aplicada precisa ser milhares de volts, que não é propício para a aplicação. Como a quantidade de mudança, tem duas funções diferentes de ampliar a quantidade de deslocamento e reduzindo a tensão de operação. Especialmente quando o dispositivo multicamada mantém a constante de campo elétrico, a espessura total pode ser aumentada aumentando o número de camadas do dispositivo. Portanto, é praticamente aplicado. Quando os dispositivos multi-camada não apenas possuem um deslocamento aumentado, mas também podem efetivamente reduzir a tensão de operação.
A espessura total é de 2 mm (a camada cerâmica piezoelétrica é de 35 camadas, cada camada é de 47 μm de espessura, e as camadas superficiais superiores e inferiores são cada cerca de 120 μm de espessura), que é preparada pelo processo de fundição de filme em branco e a cerâmica / Tecnologia de co-disparo de eletrodos internos de metal. As listras paralelas brancas na foto são eletrodos internos de metal com camadas de cerâmica PZT entre os eletrodos internos. Muitos poros com um tamanho de vários microns podem ser observados noAnel de cerâmica piezo.. Isto é devido à fundição cerâmica. Materiais orgânicos, como ligantes e plastificantes, ocupam uma certa proporção no filme verde. Quando os eletrodos de cerâmica / interna são co-disparados, a volatilização dos materiais orgânicos nesses filmes provoca muitos poros grandes na camada cerâmica PZT. No entanto, esses poros estão na série PZT. As características eletromecânicas da camada de cerâmica PZT não são seriamente afetadas na folha cerâmica fundida. Este resultado é basicamente consistente com o coeficiente eletromecânico da cerâmica piezoelétrica rígida PBNN preparada pelo método de fundição. Portanto, pode-se considerar que os parâmetros eletromecânicos da cerâmica piezo obtidos pelo método de fundição são basicamente os mesmos que os da folha cerâmica pelo método de prensagem a seco.
