FrançaisNombre Parcourir:80 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2023-05-10 origine:Propulsé
Le matériau en céramique piézoélectrique à basse température est un matériau fonctionnel spécial avec effet piézoélectrique et effet diélectrique, qui peut convertir l'énergie mécanique en énergie électrique ou convertir l'énergie électrique en énergie mécanique. L'importance de ces matériaux réside dans leurs applications de grande envergure dans les capteurs, les appareils radio, les vibrateurs et de nombreux autres domaines.
Matériau en céramique piézoélectrique à basse température
Les matériaux de céramique piézoélectrique traditionnels nécessitent un frittage à haute température pour obtenir de bonnes performances, mais cela entraînera des problèmes tels que le rétrécissement des matériaux et la déformation pendant le frittage. Le matériau en céramique piézoélectrique à basse température peut compléter le processus de frittage à une température relativement basse (généralement en dessous de 1000 ° C), évitant ainsi les problèmes mentionnés ci-dessus. De plus, le processus de préparation des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température est également plus simple, économique et respectueux de l'environnement.
Les principaux composants des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température incluent le titanate de zirconium de plomb (PZT), le titanate de barrium en zirconium de plomb (BZT), le plomb du titanate de plomb du strontium (PST), etc. De plus, ils peuvent également être utilisés pour fabriquer des micro-moteurs, des vibrateurs, des transducteurs à ultrasons et d'autres appareils.
La classification des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température
Composition chimique
Selon la composition chimique, il peut être divisé en PZT, BZT, PSN et d'autres types.
Le titanate de zirconium de plomb (PZT) est l'un des matériaux en céramique piézoélectrique aux plus courants à basse température les plus courants, qui a un coefficient piézoélectrique élevé et une bonne stabilité. Le titanate de zirconate de barium (BZT) et le titanate de strontium (PSN) du plomb (PSN) sont également largement utilisés dans les dispositifs piézoélectriques.
Selon la structure cristalline et la composition de phase, il peut être divisé en type monophasé et type multi-phases.
Les matériaux monophasés se réfèrent à des matériaux en céramique qui ne contiennent qu'une seule structure cristalline, tels que les matériaux PZT purs. Le matériau multiphase comprend deux structures cristallines ou plus, telles que le matériau PZT-BT (bismuth barium titanate).
Selon la méthode de préparation, il peut être divisé en méthode de réaction en phase solide, méthode sol-gel, méthode de synthèse hydrothermale, etc.
La méthode de réaction à l'état solide est une méthode de préparation traditionnelle, qui nécessite généralement un frittage à haute température pour obtenir un produit parfait. La méthode sol-gel est une méthode de préparation émergente, qui peut terminer le processus de frittage à une température relativement basse. La synthèse hydrothermale est une méthode couramment utilisée pour préparer des matériaux hétérogènes.
Matériaux en céramique piézoélectrique à basse température par rapport aux matériaux traditionnels
Par rapport aux matériaux en céramique piézoélectrique à haute température traditionnels, les matériaux en céramique piézoélectrique fritté à basse température ont les avantages suivants:
Feutre à basse température: les matériaux de céramique piézoélectrique à haute température traditionnels nécessitent un processus de frittage à long terme à haute température, ce qui entraîne facilement des problèmes tels que le retrait et la déformation du matériau. Le matériau en céramique piézoélectrique à basse température peut compléter le processus de frittage à une température relativement basse (généralement en dessous de 1000 ° C), évitant ainsi les problèmes mentionnés ci-dessus.
Économie d'énergie et protection de l'environnement: le processus de préparation des matériaux de céramique piézoélectrique à haute température traditionnels consomme beaucoup d'énergie et de ressources, et certains gaz nocifs seront générés pendant le processus de frittage. Le processus de préparation des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température est plus économique et respectueux de l'environnement.
La préparation de matériaux multi-phases est simple: la préparation de matériaux multiphasiques par des matériaux de céramique piézoélectrique à haute température traditionnels nécessite un contrôle de température précis et un flux de processus complexe. Les matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être préparés par une méthode simple de matériaux multi-phases.
Performances stables: Les performances des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température sont plus stables, et il n'est pas facilement affecté par des environnements externes tels que la température et l'atmosphère, il peut donc être utilisé dans une gamme plus large d'applications.
Cependant, les matériaux en céramique piézoélectrique à basse température ont également des inconvénients:
Propriétés physiques relativement faibles: Par rapport aux matériaux en céramique piézoélectrique à haute température, les propriétés physiques des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être légèrement pires, ce qui peut limiter leur utilisation dans certains champs d'application.
Le processus de frittage à basse température doit encore être perfectionné: comme le processus de préparation des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température est relativement nouveau, il doit être encore amélioré et perfectionné pour améliorer la qualité et la stabilité du produit.
Applications de matériaux en céramique piézoélectrique à basse température
Capteurs de vibration: des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être utilisés pour fabriquer des capteurs de vibration, tels que des capteurs de vibration pour les compresseurs de climatisation automobile, qui peuvent mesurer les données telles que la fréquence des vibrations et l'intensité.
Capteurs acoustiques: des matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être utilisés pour fabriquer des capteurs acoustiques, tels que les détecteurs et les débitmètres ultrasoniques, qui peuvent être utilisés pour surveiller la vitesse et l'écoulement de l'eau et du flux d'air.
Capteur de pression: Les matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être utilisés pour fabriquer des capteurs de pression, comme dans l'équipement médical, le contrôle de la production industrielle et d'autres champs, qui peuvent mesurer la pression en temps réel.
Systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS): Les matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être utilisés pour fabriquer des systèmes micro-électromécaniques (MEMS), tels que les accéléromètres, les gyroscopes, etc.
Transducteurs à ultrasons: les matériaux en céramique piézoélectrique à basse température peuvent être utilisés pour fabriquer des transducteurs à ultrasons, tels que l'équipement d'imagerie médicale et les nettoyeurs. Ces dispositifs peuvent convertir l'énergie électrique en énergie mécanique et en ondes sonores et permettre la détection et le traitement des substances.
