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Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

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圧電材料の作り方


伝統的な圧電セラミックはペロブスカイトセラミック結晶の塊で​​あり、それぞれが、四価の小さい金属イオン、通常はチタンまたはジルコニウム、格子状の二価の大きい金属イオン、通常は鉛またはバリウム、およびO 2-イオンからなる。結晶に正方晶または菱面体対称性を付与する条件下で、各結晶は双極子モーメントを有する。

圧電セラミックを製造するために、成分金属酸化物の微細PZT粉末を特定の割合で混合し、次いで加熱して均一な粉末を形成する。圧電粉末は有機バインダーと混合され、所望の形状を有する構造要素(ディスク、ロッド、プレートなど)に形成される。素子は特定の時間および温度プログラムに従って焼成され、その間に圧電粉末粒子は焼結し、材料は緻密な結晶構造を達成する。素子は冷却され、それから仕様に合わせて形作られるかまたは整えられ、そして電極が適切な表面に適用される。

臨界温度(キュリー点)を超えると、焼成セラミック要素中の各ペロブスカイト結晶は双極子モーメントのない単純な立方体対称性を示す。しかしながら、キュリー点より低い温度では、各結晶は正方晶または菱面体対称および双極子モーメントを有する。隣接する双極子はドメインと呼ばれる局所的整列の領域を形成する。整列はドメインに正味の双極子モーメントを与え、したがって正味の分極を与える。隣接ドメイン間の分極方向はランダムであるため、セラミック素子は全体的な分極を持たない。

圧電セラミック素子内のドメインは、通常キュリー点よりわずかに低い温度で、素子を強い直流電界にさらすことによって整列される。この分極(分極)処理により、電界と最も整列したドメインは電界と整列していないドメインを犠牲にして拡大し、要素は電界の方向に長くなる。電界が除去されると、ほとんどの双極子はニアアラインメントの構成に固定される。この要素は今や永久分極、残留分極を有し、そして永久的に細長い。



圧電セラミックのポーリング

電界の影響

強磁性材料の対応する特性と同様に、分極強誘電材料はヒステリシスを示す。図1.3は、最大分極値Psが得られるまで圧電セラミック素子に電界を印加し、残留分極値Prを求めるために電界をゼロに減らし、負の最大分極値を得るために電界を反転させることによって生じる典型的なヒステリシス曲線を示します。負の残留分極、および正の残留分極を回復するための電場の再反転。ヒステリシス曲線の下のトレースは、電界の変化に対応する、分極方向に沿ったセラミック要素の寸法の相対的変化をプロットしています。電場の方向に平行な寸法の相対的な増減は、電場に垂直な寸法の対応するが約50%小さい相対的な増減を伴う。図1.3セラミック素子の分極(P)と対応する伸び/収縮に及ぼす電場(E)の影響

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