Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

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圧電材料の作り方


従来の圧電セラミックは、ペロブスカイト セラミック結晶の塊で​​あり、それぞれが小さな四価金属イオン (通常はチタンまたはジルコニウム) で構成され、大きな二価金属イオン (通常は鉛またはバリウム) と O2- イオンの格子で構成されています。結晶に正方晶または菱面体晶の対称性を与える条件下では、各結晶は双極子モーメントを持ちます。

圧電セラミックを製造するには、構成金属酸化物の微細なPZT粉末を特定の比率で混合し、加熱して均一な粉末を形成します。ピエゾ粉末は有機バインダーと混合され、所望の形状の構造要素 (ディスク、ロッド、プレートなど) に成形されます。要素は特定の時間と温度プログラムに従って焼成され、その間にピエゾ粉末粒子が焼結し、材料は緻密な結晶構造を形成します。要素は冷却され、仕様に合わせて成形またはトリミングされ、電極が適切な表面に適用されます。

キュリー点である臨界温度を超えると、焼成セラミック要素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対称を示します。ただし、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晶の対称性を持ち、双極子モーメント .隣接する双極子は、ドメインと呼ばれるローカル配列の領域を形成します。この整列により、ドメインに正味の双極子モーメントが与えられ、正味の分極が発生します。ただし、隣接するドメイン間の分極の方向はランダムであるため、セラミック エレメント全体には分極がありません。

ピエゾ セラミック素子のドメインは、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します。この分極 (分極) 処理により、電界に最も近いドメインが、電界と整列していないドメインを犠牲にして拡大し、エレメントが電界の方向に長くなります。電界が取り除かれると、ほとんどの双極子はほぼ整列した構成にロックされます。要素は永久分極、つまり残留分極を持ち、永久に伸長します。



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、分極した強誘電性材料はヒステリシスを示します。図 1.3 は、最大分極 Ps が達成されるまで圧電セラミック素子に電界を印加し、残留分極 Pr を決定するために電界をゼロに減らし、電界を反転して負の最大分極を達成することによって作成される典型的なヒステリシス曲線を示しています。負の残留分極、および正の残留分極を回復するために場を再反転します。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な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加/減少には、対応するが、約50%小さい、電場に垂直な寸法の相対的な減少/増加が伴う。図 1.3。電界 (E) が分極 (P) に及ぼす影響と、それに対応するセラミック要素の伸縮

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