Composición del material cerámico piezoeléctrico.

Diferentes rangos de aplicaciones tienen diferentes requisitos de rendimiento paraMateriales de cerámica piezoeléctricos.. 1 Material de cerámica piezoeléctrica Perovskite, la fórmula química es ABO3, A es un ion positivo con un radio grande, que puede ser +1, +2, +3; B es un ion positivo con un radio pequeño, que puede ser +3, +4, +5, +6. El radio iónico de los tres iones A, B y O puede satisfacer la siguiente relación para formar la estructura ABO3: RA + RO = T√2 (RB + RO, T es un factor de tolerancia, generalmente puede formar calcio entre 0,86 y 1.03. Estructura de mineral de titanio Formulación típica: (1) 0.99 [PBTIO3 + 0.04 LA2 / 3TIO3] + 0.01 MNO2, la temperatura de calcinación es de 850 ° C, conservación de calor durante 2 horas, la temperatura de cocción es de 1240 ° C, preservación de calor durante 1 hora. Ε = 240, KP = 0.096, QM = 1050, NT = 2120 (2) Filtro de alta frecuencia (30M-100MC) PORCELANO PBTIO3 + 1WT% MNO2 + 1WT% PB3O4ε = 150, KP = 0.40, QM = 800 ~ 1000, Temperatura y tiempo Buena estabilidad. 3pbtTIO3 + 3.0WT% CEO2 ++ 0.3mNO2 + 2.53WT% NB2O5, ε = 230, QM = 1000.

(1) Con el cambio de ZR: TI, el punto Curie cambia casi linealmente de 235 ° C a 490 ° C, y la línea TC es una fase paraeléctrica cúbica sin efecto piezoeléctrico.

(2) ZR: Hay un límite de fase casi homogéneo cerca de TI = 53: 47, el lado rico en titanio es la fase ferroeléctrica tetragonal FT; El lado rico en circonio es la fase ferroeléctrica trigonal de alta temperatura FR, la temperatura deTransductores de cerámica piezoeléctricaaumente, lo que límite de fase es zirconio rica El lado se inclina y se cruza con la línea de Tc a 360 ° C (lo que indica que la temperatura de Curie Tc es alta cerca del límite de fase), y los parámetros de la celda unidad se cambian bruscamente cerca de la frontera de fase . Hay un fuerte efecto piezoeléctrico cerca del límite de fase entre la fase ferroeléctrica tetragonal FT y la fase ferroeléctrica trigonal FR. KP, ε tiene un valor máximo y QM tiene un valor muy pequeño. Las propiedades piezoeléctricas de la porcelana PZT cerca del límite de fase son mucho más altas que las de la porcelana Batio3. Dado que el TC de la porcelana PZT en el límite es alto (360 ° C), KP y ε son ambos estables dentro de 200 ° C, lo que es un material piezoeléctrico ideal. Modificación de dopaje de la porcelana PZT deTransductor de cerámica piezo electrónica. Para cumplir con diferentes propósitos, necesitamos Cerámica piezoeléctrica PZT con varias propiedades. Por esta razón, podemos agregar diferentes iones para reemplazar el ion PB2 + en un sitio o el Iones ZR4 +, TI4 + en el sitio B. Mejora así el rendimiento del material.

Otros sustitución modificado sustitución duro sustitución suave sustitución equivalente sustitución heterovalente modificado modificado dopado modificado PZT (1) sustitución equivalente medio de sustitución de equivalentes que el radio de Ca2 +, Sr2 +, Mg2 + es menor que el de Pb2 sustitución + ion El ion de resultados Pb2 + iones en un aumento en la constante dieléctrica ε del PZTdisco cerámico piezo, un aumento en el coeficiente de acoplamiento electromecánico KP, y un aumento en la constante piezoeléctrica D, mejorando así las propiedades piezoeléctricas de la cerámica PZT. El término \"Modificación de sustitución suave\" significa que la adición de estos aditivos puede reducir la fuerza de campo coercitiva EC por ↓, y la polarización es fácil, de modo que las propiedades del material se conviertan en\"suave\" en la acción del campo eléctrico o estrés.

(a) La3 +, BI3 +, SB3 +, etc. Reemplace el ión PB + 2 del sitio A (dopaje de donante); NB5 +, TA5 +, SB5 +, W6 +, etc. Sustituyendo B-Posición ZR4 +, Iones TI4 + (dopaje de donante). Las propiedades de la porcelana PZT modificadas por sustitución suave tienen los siguientes cambios: la resistencia al campo coercitiva CE disminuye ↓, el factor QM de calidad mecánica disminuye ↓; La constante dieléctrica ε aumenta ↑, la pérdida dieléctrica bronceada δ aumenta ↑, el coeficiente de acoplamiento electromecánico KP cuando se incrementa la ↑ se incrementa la resistencia al envejecimiento y la resistividad de aislamiento ρ se incrementa ↑. La razón de esto es que su adición conduce a la formación de una deficiencia de PB2 +. Por ejemplo, si cada dos la3 + s reemplaza 3 PB2 +, para mantener el equilibrio del precio de la electricidad, se reduce el número de cationes en la posición A en la estructura de Perovskite y se genera una vacante. Debido a la ausencia de PB2 +, el movimiento de dominio se hace fácil, e incluso la resistencia al campo eléctrica pequeña o la tensión mecánica puede hacer que las paredes de dominio se muevan.

Como resultado, un aumento en la constante dieléctrica y el coeficiente de cumplimiento elástico deTransductores de cerámica PZT PiezoceramicOcurre, y al mismo tiempo, aumenta la pérdida dieléctrica y la pérdida mecánica, y la QM disminuye. Además, dado que la dirección de los dominios es fácil, se incrementa el número de dominios orientados a la dirección del campo eléctrico, lo que aumenta la polarización, de modo que el efecto piezoeléctrico aumenta considerablemente, lo que está representado por un aumento en el valor de KP . Dado que la resistencia a la dirección del dominio se vuelve pequeña, el campo coercitivo para revertir la polarización para superar la resistencia es pequeña, y la línea de retorno es casi rectangular. Además, debido a la ausencia de PB2 +, la tensión interna causada por la dirección de 90 dominios se tampura, de modo que la cepa residual se vuelva pequeña. En otras palabras, dado que las paredes de dominio se mueven fácilmente, la tensión interna de los dominios se libera fácilmente, por lo que el rendimiento del envejecimiento es bueno. Los aditivos\"suaves \" se usan comúnmente modificando los aditivos.

(b) Por ejemplo, el tipo de transductor acústico subacuático de aceptación a menudo se dopea con LA2O3 y NB2O5 para aumentar el valor KP y la constante dieléctrica. PB0.95SR0.05 (ZR0.52TI0.48) O3 + 0.9% LA2O3 + 0.9% NB2O5, KP = 0.60, ε = 2100, QM = 80, buena estabilidad, resistividad de volumen 1012 ohm \"suave \" aditivo La cantidad generalmente No supera el 5%. b Modificación de sustitución dura, la llamada\"MODIFICACIÓN DE SUSTITUCIÓN DURA\" significa que la adición de estos aditivos puede aumentar la fuerza CE coercitiva de los campos, y la polarización se vuelve difícil, por lo que las propiedades del material se vuelven\"duro\" en virtud de la acción. De campo eléctrico o estrés.

(a) K +, Na +, etc. Sustituyendo los iones PB2 + (Dopaje de aceptación);

(b) Iones ZR4 + y TI4 + (Aceptador doped) sustituido por B en Fe2 +, CO2 +, MN2 + (o FE3 +, CO3 +, MN3 +), NI2 +, MG2 +, AL3 +, CR3 +, y similares.

Las propiedades de la porcelana PZT modificadas por sustitución dura tienen los siguientes cambios: la resistencia al campo coercitiva aumenta ↑, el factor de calidad mecánico QM aumenta ↑; La constante dieléctrica ε disminuye, la pérdida dieléctrica TAN Δ disminuye ↓, el coeficiente de acoplamiento electromecánico KP disminuye por pequeño ↓, la resistencia al envejecimiento se reduce y se reduce la resistividad de aislamiento ρ.

Ternary Perovskite piezoeléctrico cerámico

Al cambiar la relación ZR / TI e incorporar una pequeña cantidad de aditivos, aunque se pueden mejorar algunas propiedades, debido a la gama más amplia y más amplia de materiales piezoeléctricos, los requisitos para los materiales se están volviendo más altos y superiores, y solo los sistemas binarios no pueden cumplir con el Requisitos de uso. Así que hay un sistema ternario. El llamado material cerámico piezoeléctrico de Ternary Perovskite se refiere a una solución sólida formada por un compuesto de perovskite compuesto y titanato de circonncia de plomo.