Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2019-09-12 Origen:Sitio
1. Introducción
Los materiales inteligentes incluyen materiales de detección y materiales de conducción. Los materiales perceptivos son una clase de materiales que tienen una función de detección para tensión externa o interna, tensión, calor, luz, electricidad, magnetismo, energía radiante y cantidades químicas. Se pueden usar para hacer varios dispositivos sensores; Materiales que responden a condiciones ambientales o cambios internos y realizan acciones que se pueden usar para realizar una variedad de dispositivos de accionamiento. El dispositivo SMART es un accionador piezoeléctrico con una función de transmisión de detección hecha de materiales inteligentes. La estructura inteligente se compone de materiales y dispositivos. Integra la detección, el procesamiento de señales, el control y la conducción en un sistema material o un sistema estructural. Puede sentir el medio ambiente o los parámetros internos, la información del proceso, los comandos de emisión, ejecutar y completar acciones. Para lograr las funciones de autodiagnóstico, autocuración y adaptación. La aplicación de sistemas y estructuras de materiales inteligentes es muy extensa, no solo en armas de defensa de defensa, como aviones, buques de guerra, etc., sino también en áreas estratégicamente importantes de la economía nacional, especialmente en campos de alta tecnología. Los principales materiales que completan actualmente los sistemas y estructuras de material inteligente son materiales de memoria de forma, materiales piezoeléctricos (incluidas las cerámicas piezoeléctricas, polímeros piezoeléctricos), materiales electrocrostrictivos, fibras ópticas y variantes electrorreológicas, variantes magetorreológicas y similares. El uso de estos materiales inteligentes, combinada con un diseño compuesto y la fabricación compuesta inteligentes y sofisticados, lo que resulta en un sistema de material y una estructura que se trata, detecta y controlada.
Los materiales piezoeléctricos son una clase importante de materiales en sistemas y estructuras de material inteligente. Un cristal dieléctrico deTransductor de cerámica piezoeléctricaCon un efecto piezoeléctrico se polarizará y formará una carga superficial bajo la acción de la tensión mecánica. Si tal cristal dieléctrico se coloca en un campo eléctrico, la acción del campo eléctrico causará un desplazamiento relativo de los centros de carga positivos y negativos dentro de la dieléctrica para causar deformación. . Dado que el material piezoeléctrico tiene las características anteriores, se puede lograr la uniformidad del elemento piezo de detección y el elemento de acción. Los materiales piezoeléctricos se pueden usar ampliamente en materiales y estructuras inteligentes, especialmente para el autodiagnóstico de daños materiales, autoadaptación, reducción de vibraciones y control de ruido. Los tipos de materiales piezoeléctricos se desarrollaron incluyendo cristal único, vidrio policristalino, microcristalino, polímeros orgánicos y materiales compuestos. Desde la década de 1980, con el final del clímax de los materiales cerámicos piezoeléctricos del desarrollo de sistemas binarios a sistemas ternarios y multiacomponentes, la investigación sobre materiales piezoeléctricos ha sido lenta. Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, el desarrollo y la exploración bajo la demanda de solicitud ha dado un nuevo impulso a la investigación de materiales piezoeléctricos. Junto con los esfuerzos incansables de los trabajadores de la ciencia y la tecnología en la mejora de la investigación básica de investigación y producción, el nuevo tipo de presión ha sido en la última década. La aparición continua de materiales eléctricos ha hecho la investigación de materiales piezoeléctricos.
2 Descripción general de los materiales piezoeléctricos
En elCristal de cerámica piezoeléctrica, la asimetría de la disposición de los iones positivos y negativos y la no coincidencia del centro de gravedad de las cargas positivas y negativas de la unidad forma un momento de dipolo eléctrico. Estos momentos de dipolo eléctricos están alineados en una determinada dirección para convertirse en una estructura de dominio, y los dominios están desordenados en el cristal. Los efectos de la polarización se cancelan entre sí, la polarización en el material es cero, y la dirección de polarización del dominio polarizada por el campo eléctrico de CC tiende a estar en la misma dirección. Cuando una fuerza externa actúa sobre el material piezoeléctrico para causar deformación, el material está ligado positivamente y negativamente. El tono de la carga se vuelve más pequeño, y la intensidad de la polarización también se vuelve más pequeña. La carga libre originalmente adsorbida en el electrodo se libera parcialmente, y se produce el fenómeno de descarga, que se denomina efecto piezoeléctrico positivo; Se aplica un cierto campo eléctrico de intensidad a los dos polos del material piezoeléctrico, y el encendido es el espaciado de carga positivo y negativo, la intensidad de la polarización también se vuelve más grande, y algunos cargos libres se adsorben en los electrodos para causar carga fenómeno. La carga eléctrica se mueve en el circuito para emitir energía mecánica externamente, que se llama en el efecto piezoeléctrico inverso.
2.3 Método de preparación de material piezoeléctrico.
Para diferentes materiales piezoeléctricos, se selecciona un método de preparación adecuado de acuerdo con su aplicación, características. El método de preparación se divide en un método de fase sólida, un método de fase líquida y un método de fase gaseosa de acuerdo con la fase de la fase que ocurre durante la preparación.
2.3.1 Método de fase sólida
Cuando PZT PIEZO se prepara mediante el método tradicional de fase sólida, la temperatura de sinterización superior a 1200 ° C causará la volatilización de PBO. Es difícil controlar la relación estequiométrica, lo que hace que la microestructura y las propiedades eléctricas del material sea difícil de controlar. Es adecuado para materias primas, procesos simples y materiales piezoeléctricos. Donde los requisitos de rendimiento no son altos.
2.3.2 Método de fase líquida
La preparación de materiales piezoeléctricos por método de fase líquida es actualmente el método más utilizado, incluido el método de coprecipitación, el método de síntesis hidrotermal, el método de Sol-Gel, el método de hidrólisis de alkóxido y similares. El método de coprecipitación permite que la sinterización de baja temperatura obtenga un material piezoeléctrico que tenga una densidad más alta que la densidad teórica. El método de coprecipitación utilizó un método de asado programado de temperatura de 700 grados para preparar el polvo IO3 de murciélago con un tamaño de partícula de 60N m. Los investigadores en los Estados Unidos utilizaron un método de coprecipitación combinado con un proceso de liofilización para sintetizar el polvo PZ T T en 800 grados. La sinterización dio un material con una densidad teórica del 98%. En el estudio, N B2 O 5 y T A 2 O5 se utilizaron como reactivos precursores, y los polvos de cerámica K t se prepararon por un método hidrotermal y el método térmico solvente. Se estudiaron las cerámicas piezoeléctricas sinterizadas. El coeficiente de acoplamiento alcanza 0.5, y el coeficiente piezoeléctrico D 33 está entre 150 ~ 450P C / N. Sin embargo, el método hidrotermal requiere una mayor temperatura y presión, y la inversión del equipo es grande, lo que limita la aplicación del método. El método SOL-GEL es el método más utilizado en el método de fase líquida. Las películas de alto rendimiento pueden prepararse por Sol-Gel combinadas con diversos procesos de moldeo y sinterización.
2.3. 3 método de fase gaseosa
El método de la fase gaseosa es adecuada para la preparación de películas piezoeléctricas nano a escala, principalmente deposición de vapor física y deposición de vapor químico. Entre ellos, el método de pulverización es el método más utilizado. El electrodo inferior de P T / T I se depositó en el sustrato SI 2 / S I por un método de pulverización de destino, y se preparó una película de PZT que tiene un espesor de aproximadamente 800 mm por la pulverización de la radiofrecuencia (RF). La deposición de vapor química puede controlar con precisión la composición química del producto de reacción, y es conveniente de drogar, pero es difícil obtener un material de origen de gas adecuado, que no es adecuado para la preparación de un gran volumen de bajo costo de una película, y se usa prácticamente menos.
