Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2020-03-16 Origen:Sitio
Los micro-actuadores de cerámica piezoeléctricos son nuevos actuadores de estado sólido hechos utilizando el efecto piezoeléctrico inverso. Son ampliamente utilizados en campos de alta tecnología, como la óptica de precisión, la micromecánica, la microelectrónica y las aplicaciones informáticas. Estas aplicaciones requieren dispositivos de cerámica piezoeléctricos para ser pequeños, bajo voltaje de conducción, grandes desplazamientos e integración. En el pasado, los microactuadores de cerámica piezoeléctricos multicapa formados por la vinculación de cerámica piezoeléctrica con un adhesivo se han visto afectados por el grosor del diafragma de cerámica única. Limitación (es bastante difícil hacer un monolítico cerámico con un espesor de 200 μm o menos), el dispositivo no se puede miniaturizar e integrar, y el adhesivo en el dispositivo se convierte en que el dispositivo genera un gran fluencia bajo la acción de un campo eléctrico, que no es propicio para la precisión del control de desplazamiento, especialmente el dispositivo bajo la acción del campo eléctrico alto durante mucho tiempo, el adhesivo es fácil de caerse de laComponentes de soldadura de anillo piezoHoja, lo que hace que el rendimiento del dispositivo se deteriore, e incluso el fenómeno de la fractura del dispositivo, acortando la vida útil del dispositivo, lo que brinda grandes beneficios a la aplicación. En los últimos años, las cerámicas piezoeléctricas de chip multicapa obtenidas mediante el uso del proceso de fundición verde de piezocerámica y la tecnología de co-cocción de la película verde piezocerámica verde y el micro-actuador cerámico interno (MMPA) son un nuevo tipo de dispositivo de cerámica funcional con Excelente rendimiento adecuado para la producción a gran escala. Este dispositivo de chip multicapa es fácil de producir un espesor de película de menos de 100 μm debido al proceso de fundición. Después de la cocción, las capas de cerámica piezo se une directamente al electrodo interno sin la necesidad de una unión adhesiva. Por lo tanto, el dispositivo se puede miniaturizar y miniaturizar, el rendimiento de fluencia del dispositivo también se mejora enormemente, y el fenómeno de la capa entre las capas de cerámica se mejora enormemente. Se supera efectivamente, lo que mejora en gran medida la vida útil del dispositivo. Este artículo informa de un tipo de chip de múltiples capas y una presión del sistema PZT de alta plomo hecha mediante el uso de tecnología de fundición de cerámica y película de cerámica, tecnología de co-cocinero de electrodos internos de metal. Esta es la primera vez para un micro-actuador de cerámica eléctrica en este país. Este documento estudia principalmente las características de desplazamiento estático y dinámico de este dispositivo.
El flujo de proceso para preparar un micro-actuador de cerámica piezoeléctrico de chip de múltiples caprichos debe pasar por 10 pasos principales del proceso: primero, se prepara un polvo cerámico piezoeléctrico de PZT tan suave con un gran coeficiente de cepa piezoeléctrica, se prepara mediante un proceso de preparación de cerámica piezoeléctrica electrónica, la fórmula molecular. es xpb (zn1 / 3nb2 / 3) o3 + ypbzro3 + zpbtio3, (PZN-PZ-PT), (x + y + z = 1),
Luego, el polvo cerámico PZT y el aditivo orgánico se mezclan uniformemente en una determinada relación sólida / líquida para obtener una suspensión de cerámica uniforme, y la suspensión cerámica se elige en una tolva en una máquina de fundición para la fundición. Y la velocidad orgánica del transportista para preparar una película verde uniforme, densa y verte con un cierto espesor. La película verde fundida se perfora en una película verde cerámica PZT de una forma determinada, y un patrón con una pasta de electrodo de patrón, y luego la película verde cerámica impresa con electrodos se coloca en un molde especial y laminado en un determinado orden de obtener un Multilayer piezo cerámica. Después de cortar el cuerpo multicapa de múltiples dispositivos de cerámica múltiple de acuerdo con el tamaño del área activa del dispositivo, colóquelos en un crisol de AL2O3 puro y empaces lentamente. Los dos extremos del dispositivo de chip de múltiples capas están cubiertos con electrodos externos de AG, 650 C Plata quemada, polarización a alta temperatura (tiempo de polarización 30min, campo eléctrico 4000V / mm, temperatura 140 C). Película gruesa de convección y electrodo interno de alta temperatura, y finalmente obtuvo un micro-actuador cerámico piezoeléctrico de chip multicapa con un área activa de 5 mm × 6 mm y un espesor total de 2 mm (la capa cerámica piezoeléctrica es de 35 capas, cada capa es de 47 μm de espesor y Las capas de superficie superior e inferior tienen aproximadamente 120 μm de espesor).
El coeficiente de cepa piezoeléctrica D33 de laCOMPONTROS DE CERÁMICA PIEZOFue medido por el Instituto de Acústica de la Academia China de Ciencias. La microestructura de la micro-área del dispositivo multicapa se observó con un microscopio electrónico de barrido (SEM) producido por la fábrica de instrumentos de la Academia China de Ciencias. El valor de desplazamiento del micro-actuador de cerámica eléctrica está probado por el probador de inductancia de pantalla digital DGS-6 producido. La resolución es de 0.01 μm. El desplazamiento dinámico se prueba mediante un solo haz láser de acuerdo con el principio del efecto DOPPEL. La resolución es de 0.005 μm.
Para una cerámica piezoeléctrica está sujeta a una tensión externa constante, cuando se aplica un voltaje a dos superficies perpendiculares a su dirección de espesor (dirección de polarización) y considerando solo la deformación piezoeléctrica a la deformación lineal, se puede conocer de la ecuación piezoeléctrica que la presión. Se expresa el desplazamiento Δll de la cerámica eléctrica en la dirección de espesor longitudinal.
Donde d33 es el coeficiente de deformación piezoeléctrico, V es la tensión aplicada, y t es el espesor del monolito de cerámica. Ecuación muestra que cuando la tensión aplicada es la cantidad de cambio, el desplazamiento de la lámina piezoeléctrica en la dirección del espesor y el piezoeléctrico .El coeficiente cepa d33 es proporcional a la tensión V aplicada y no tiene nada que ver con el espesor; sin embargo, cuando se cambia el campo eléctrico aplicado, el desplazamiento generado por el dispositivo no es sólo proporcional a la d33 coeficiente piezoeléctrico y el campo eléctrico, pero también proporcional al espesor Es proporcional. Se puede observar que el desplazamiento de la cerámica piezoeléctrica en la dirección del espesor se relaciona con el modo de trabajo de la unidad de desplazamiento seleccionado por la cerámica piezoeléctrica. Cuando se aplica, los dos factores de la tensión aplicada y el campo eléctrico deben ser considerados al mismo tiempo. Aplicación bajo campo eléctrico cerca de la avería; al mismo tiempo, el voltaje de funcionamiento debe ser lo más bajo posible, y el desplazamiento debe ser tan grande como sea posible.
Para un dispositivo con una cierta tensión aplicada, reduciendo el espesor de la lámina de cerámica puede lograr el propósito de reducir el tamaño del dispositivo en la dirección del espesor. Por lo tanto, cuando la hoja de múltiples capas piezocerámico está conectado mecánicamente en serie, conectado eléctricamente en paralelo, y la capa de cerámica piezo juntos, la dirección de polarización de transductor cerámico piezoeléctrico adyacente toma la estructura inversa. De esta manera, cuando el micro-controlador de cerámica piezoeléctrico multicapa se aplica con una tensión de funcionamiento, su desplazamiento longitudinal se superpone, que se puede expresar.
Donde N es el número de laminados cerámicos piezoeléctricos, es decir, el desplazamiento de la multicapa cerámica piezoeléctrica micro-actuador se agranda por N veces en comparación con una sola pieza de cerámica piezoeléctrica. Sin embargo, cuando el desplazamiento se basa en el campo eléctrico aplicado por cada hoja de cerámica piezoeléctrica Cuando la cantidad de cambio es, la ecuación (2) se puede expresar.
Donde t es el espesor de cada capa de las cerámicas piezoeléctricas, y L es el espesor total del dispositivo de múltiples capas. La comparación de las expresiones de las ecuaciones (3) y (1), se puede encontrar que cuando es el espesor total del dispositivo de múltiples capas. Cuando el espesor t es el mismo, las dos ecuaciones son los mismos, lo cual indica que cuando la intensidad del campo eléctrico aplicado por cada pieza de cerámica piezoeléctrica del dispositivo de múltiples capas es la misma que la de una sola pieza de, la cantidad de desplazamiento de cerámica piezoeléctrica de los dos es igual. El voltaje aplicado es N veces menor que la de una cerámica piezoeléctrica monolítico.
Puede verse a partir del análisis anterior que, aunque la cerámica piezoeléctrica monolítica también puede lograr un desplazamiento a escala de micrones al aumentar el espesor de la película, el voltaje de trabajo aplicado debe ser miles de voltios, lo que no es propicio para la aplicación. Como la cantidad de cambio, tiene dos funciones diferentes de amplificar la cantidad de desplazamiento y reducir el voltaje de operación. Especialmente cuando el dispositivo multicapa mantiene la constante de campo eléctrico, el grosor total se puede aumentar al aumentar el número de capas del dispositivo. Por lo tanto, se aplica prácticamente. Cuando los dispositivos de varias capas no solo tienen un desplazamiento ampliado, sino que también pueden reducir efectivamente la tensión de operación.
El grosor total es de 2 mm (la capa cerámica piezoeléctrica es de 35 capas, cada capa es de 47 μm de espesor, y las capas de superficie superior e inferior son de aproximadamente 120 μm de espesor), que se prepara mediante el proceso de fundición de película en blanco de cerámica y la cerámica. / Tecnología de co-cocción interna de metal. Las rayas paralelas blancas en la imagen son electrodos internos de metal con capas de cerámica PZT entre los electrodos internos. Muchos poros con un tamaño de varios micrones se pueden observar en elAnillo de cerámica PIZO. Esto se debe a la fundición de cerámica. Los materiales orgánicos, como los aglutinantes y los plastificantes, ocupan una determinada proporción en la película verde. Cuando los electrodos de cerámica / internos están co-cocidos, la volatilización de los materiales orgánicos en estas películas causa muchos poros grandes en la capa cerámica PZT. Sin embargo, estos poros están en la serie PZT. Las características electromecánicas de la capa cerámica PZT no se ven gravemente afectadas en la lámina de cerámica fundida. Este resultado es básicamente consistente con el coeficiente electromecánico de la Cerámica Piezoeléctrica Rígida PBNN preparada por el método de fundición. Por lo tanto, se puede considerar que los parámetros electromecánicos de la cerámica piezoenal obtenida por el método de fundición son básicamente los mismos que los de la hoja de cerámica por el método de prensado en seco.
