Processo de mecanismo físico cerâmico piezoelétrico

A cerâmica piezoelétrica é um filme policristalino com efeito piezoelétrico, e seu processo de produção é nomeado após o seu processo de produção semelhante (pulverização de matérias-primas, moldagem, sinterização de alta temperatura). Alguns cristais de piezo anisotrópicos sofrem deformação sob força mecânica, fazendo com que as partículas carregadas sejam relativamente deslocadas,Pizt material piezo cerâmico discoestá resultando em encargos positivos e negativos na superfície do cristal piezo. Este fenômeno é chamado de efeito piezoelétrico. Esta propriedade do cristal é chamada piezoeletricidade. A piezoeletricidade foi descoberta em 1880 por J. Curie e P. Curie Brothers. Alguns meses depois, eles verificaram experimentalmente o efeito piezoelétrico inverso, ou seja, quando uma tensão é aplicada ao cristal piezo, o cristal piezo sofrerá deformação geométrica. Antes de 1940, apenas dois tipos de ferroelétricos eram conhecidos (não só polarizados espontaneamente em uma determinada faixa de temperatura, mas também a polarização espontânea dos cristais que podem ser reorientados devido à força de campo externo): um é o sal de descanso e alguns estreitamente relacionados tartarato; Um é fosfato di-hidrogênio de potássio e seu equivalente. O primeiro tem piezeletricidade na temperatura normal e tem valor de uso técnico, mas tem a desvantagem de ser fácil de dissolver; Este último tem piezeletricidade a baixa temperatura (menos de -14 c), e o valor de uso de engenharia não é grande. O bário titanato (BATIO) foi encontrado para ter uma constante dielétrica anormalmente alta entre 1942 e 1945. Logo foi considerado piezoelétrico, e a descoberta de Bati O Piezoeletric Cerâmica foi um salto quântico em materiais piezoelétricos. Anteriormente, houve apenas um material cristal único piezoelétrico e, posteriormente, um material policristalino piezoelétrico, cerâmica piezoelétrica apareceu e foi amplamente utilizado. Em 1947, os Estados Unidos usavam a cerâmica Batio para fazer captadores para fonógrafos. O Japão usou dois anos depois dos Estados Unidos. A Batio tem a desvantagem de que a piezeletricidade é mais fraca do que o sal de repouso e a piezoeletricidade é maior que o cristal de quartzo de piezo com temperatura. Em 1954, B. Jaffe e outros descobriram o sistema de solução sólida piezoelétrico pbzro-pbtio (PZT), que é um evento de fabricação de época que tornou impossível fabricar dispositivos na era da Batio. Desde então, a cerâmica piezoelétrica transparente PZT foi desenvolvida para estender a aplicação de cerâmicas piezoelétricas para o campo da óptica. Até agora, a aplicação de cerâmica piezoelétrica, desde o desenvolvimento do universo até a vida da família, é extremamente extensa. A pesquisa da China sobre cerâmica piezoelétrica começou no final dos anos 1950, cerca de 10 anos depois do que os países estrangeiros. Atualmente, há forças bastante fortes na produção experimental e produção industrial de cerâmica piezoelétrica. Muitos materiais atingiram ou estão próximos do nível internacional.

O mecanismo físico da piezoeletricidade piezocerâmica

Cerâmica piezoelétrica são policristais cuja piezeletricidade pode ser explicada pela piezoeletricidade doDiscos piezoelétricos Crystal.. Sob a ação da força mecânica, o total do dipolo elétrico (polarização) muda, resultando em um fenômeno piezoelétrico. A piezoeletricidade está intimamente relacionada à polarização, deformação.

Mecanismo microscópico de polarização
O estado de polarização é um estado em que o campo elétrico exerce uma força de deslocamento relativo no ponto cobrado do dielétrico e equilíbrio temporário de atração mútua entre as taxas. Existem três mecanismos principais de polarização.

(1) Polarização de deslocamento de elétrons - O átomo ou íon de um dielétrico não coincide com o centro negativo de carga de um núcleo carregado positivamente e um elétron de concha sob a ação de uma força elétrica de campo.
(2) Polarização de deslocamento de Iong - os íons positivos e negativos do dielétrico são relativamente deslocados sob a ação de uma força elétrica de campo, gerando assim um momento elétrico elétrico.
(3) polarização de orientação - as moléculas polares que compõem o dielétrico têm um certo momento elétrico intrínseco (inerente). Devido ao movimento térmico, a orientação é desordenada, o momento total elétrico é zero. Quando um campo elétrico é aplicado, a direção do campo elétrico é alinhada e um momento de dipolo elétrico macroscópico é exibido.
Para cristais anisotrópicos, a relação entre polarização e campo elétrico

2. Efeito piezoelétrico

(1) efeito piezoelétrico positivo
Quando otransdutor de cerâmica discos peizoelétricosÉ deformado por uma força externa, os centros de carga positivos e negativos são relativamente deslocados, e os encargos opostos são gerados em alguns rostos correspondentes, e a intensidade da polarização ocorre. Esse fenômeno de nenhum campo elétrico e polarização por deformação é chamado de efeito piezoelétrico positivo.

Para cristais anisotrópicos, o estresse é aplicado ao cristal piezo, e o cristal exibirá uma polarização proporcional nas três direções de X, Y e Z, que são chamadas de constante de estresse piezoelétrico e constante de esforço piezoelétrico, respectivamente.

(2) efeito piezoelétrico inverso
Quando um campo elétrico é aplicado ao cristal, não apenas a polarização, mas também a deformação é gerada, e esse fenômeno de deformação pelo campo elétrico é chamado de efeito piezoelétrico inverso. Isso ocorre porque quando o cristal é submetido a um campo elétrico, o estresse (estresse piezoelétrico) é gerado dentro do cristal, e a tensão piezoelétrica é gerada pelo estresse.
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3. Mecanismo de efeito de pressão

O efeito piezoelétrico foi descoberto pela primeira vez em cristais piezo. Agora usamos cristais de material PZT como modelo para ilustrar o mecanismo físico do efeito piezoelétrico.

Quando nenhuma pressão é aplicada, os centros de carga positivos e negativos do cristal piezo são distribuídos. Neste momento, os centros de carga positivos e negativos coincidem, e o momento total elétrico do cristal piezo é igual a zero, e a superfície de cristal não é cobrada (não piezoelétrica).

Quando o sensor de pressão é aplicado na direção X, o cristal de material é deformado, e os centros de carga positivos e negativos são separados, ou seja, as mudanças elétricas do dipolo, de modo que o acúmulo de carga ocorre no plano X.
Quando a pressão é aplicada na direção do eixo Y, a distribuição dos centros positivos e negativos do cristal é mostrada aqui, quando o momento total do dipolo elétrico muda e causa uma acumulação de carga no plano X oposto à frente. Obviamente, está substituindo a força compressiva anterior com uma força de tração indica que o sinal da carga é invertido. Em suma, quando um sensor de pressão é aplicado a um cristal piezoelétrico, um efeito piezoelétrico pode ser causado.