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壓電陶瓷有較大優勢,應用飛速發展
壓電陶瓷有較大優勢,應用飛速發展
新聞出處:東群電子   2014-07-30 13:31:13

    無機壓電陶瓷和有機高分子樹脂構成的壓電復合材料,兼備無機和有機壓電材料的性能,并能產生兩相都沒有的特性。因此,可以根據需要,綜合二相材料的優點,制作良好性能的換能器和傳感器。它的接收靈敏度很高,比普通壓電陶瓷更適合于水聲換能器。

    在其它超聲波換能器和傳感器方面,壓電復合材料也有較大優勢。國內學者對這個領域也頗感興趣,做了大量的工藝研究,并在復合材料的結構和性能方面做了一些有益的基礎研究工作,目前正致力于壓電復合材料產品的開發。

    傳統的壓電陶瓷較其它類型的壓電材料壓電效應要強,從而得到了廣泛應用。但作為大應邊,高能換能材料,傳統壓電陶瓷的壓電效應仍不能滿足要求。于是近幾年來,人們為了研究出具有更優異壓電性的新壓電材料,做了大量工作,現已發現并研制出了PbPbTiO3單晶。這類單晶的d33最高可達2600pc/N,k33可高達0.95,其應變>1.7%,幾乎比壓電陶瓷應變高一個數量級。

    儲能密度高達130J/kg,而壓電陶瓷儲能密度在10J/kg以內。鐵電壓電學者們稱這類材料的出現是壓電材料發展的又一次飛躍?,F在美國、日本、俄羅斯和中國已開始進行這類材料的生產工藝研究,它的批量生產的成功必將帶來壓電材料應用的飛速發展。

    以往的壓電陶瓷是由幾微米至幾十微米的多疇晶粒組成的多晶材料,在高頻器件以及超低壓制動器和微機電系統應用方面,這樣的粒徑已接近器件規格尺寸,所以傳統的粗晶粒壓電陶瓷已不能滿足需要了。減小粒徑至亞微米級,可以改進材料的加工性,可將基片做地更薄,可提高陣列頻率,降低換能器陣列的損耗,提高器件的機械強度,減小多層器件每層的厚度,從而降低驅動電壓,這對提高疊層變壓器、制動器都是有益的。減小粒徑有上述如此多的好處,但同時也帶來了降低壓電效應的影響。為了克服這種影響,人們更改了傳統的摻雜工藝,做了大量的工作,促進疇壁的移動,使細晶粒壓電陶瓷壓電效應增加到與粗晶粒壓電陶瓷相當的水平。

    現在制作細晶粒材料的成本已可與普通陶瓷競爭了。近年來,人們用細晶粒壓電陶瓷進行了切割研磨研究,并制作出了一些高頻換能器、微制動器及薄型蜂鳴器,證明了細晶粒壓電陶瓷的優越性。隨著納米技術的發展,細晶粒壓電陶瓷材料研究和應用開發仍是近期的熱點。

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