Italianonumero Sfoglia:80 Autore:Editor del sito Pubblica Time: 2023-05-10 Origine:motorizzato
Il materiale ceramico piezoelettrico sinterato a bassa temperatura è un materiale funzionale speciale con effetto piezoelettrico e effetto dielettrico, che può convertire l'energia meccanica in energia elettrica o convertire l'energia elettrica in energia meccanica. L'importanza di questi materiali risiede nelle loro applicazioni ad ampio raggio in sensori, dispositivi radio, vibratori e molti altri campi.
Materiale ceramico piezoelettrico sinterizzato a bassa temperatura
I materiali ceramici piezoelettrici tradizionali richiedono una sinterizzazione ad alta temperatura per ottenere buone prestazioni, ma ciò porterà a problemi come il restringimento dei materiali e la deformazione durante la sinterizzazione. Il materiale ceramico piezoelettrico sintetico a bassa temperatura può completare il processo di sinterizzazione a una temperatura relativamente bassa (di solito inferiore a 1000 ° C), evitando così i problemi sopra menzionati. Inoltre, il processo di preparazione dei materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura è anche più semplice, risparmio di energia e rispettoso dell'ambiente.
I componenti principali di materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura includono titanati di zirconio di piombo (PZT), titanato di bario zirconio di piombo (BZT), titanati di piombo da stronzio di piombo (PST), ecc. Questi materiali sono ampiamente usati nei campi di onda sonora, onda ultrasutica, a violazione del sensore di pressione, flusso di flusso e alloggio. Inoltre, possono anche essere utilizzati per produrre micro-motori, vibratori, trasduttori ad ultrasuoni e altri dispositivi.
La classificazione di materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura
Composizione chimica
Secondo la composizione chimica, può essere diviso in PZT, BZT, PSN e altri tipi.
Le piombo zirconio titanato (PZT) è uno dei materiali ceramici piezoelettrici più comuni sinterizzati a bassa temperatura, che ha un coefficiente piezoelettrico elevato e una buona stabilità. Baroum Lead Zirconato Titanate (BZT) e Lead Strontium Titanate (PSN) sono anche ampiamente utilizzati nei dispositivi piezoelettrici.
Secondo la struttura cristallina e la composizione di fase, può essere diviso in tipo monofase e tipo multi-fase.
I materiali monofase si riferiscono a materiali ceramici che contengono solo una struttura cristallina, come i materiali PZT puri. Il materiale multifase comprende due o più strutture cristalline, come il materiale PZT-BT (Bismuth Bario Titanate).
Secondo il metodo di preparazione, può essere diviso in metodo di reazione in fase solida, metodo sol-gel, metodo di sintesi idrotermale e così via.
Il metodo di reazione a stato solido è un metodo di preparazione tradizionale, che di solito richiede una sinterizzazione ad alta temperatura per ottenere un prodotto perfetto. Il metodo sol-gel è un metodo di preparazione emergente, che può completare il processo di sinterizzazione a una temperatura relativamente bassa. La sintesi idrotermale è un metodo comunemente usato per preparare materiali eterogenei.
Materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura rispetto ai materiali tradizionali
Rispetto ai tradizionali materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati ad alta temperatura, i materiali di ceramica piezoelettrica sinterizzati a bassa temperatura hanno i seguenti vantaggi:
Sintering a bassa temperatura: i tradizionali materiali di ceramica piezoelettrica sinterizzati ad alta temperatura richiedono un processo di sinterizzazione a lungo termine ad alta temperatura, che porta facilmente a problemi come il restringimento e la deformazione del materiale. Il materiale ceramico piezoelettrico sintetico a bassa temperatura può completare il processo di sinterizzazione a una temperatura relativamente bassa (di solito inferiore a 1000 ° C), evitando così i problemi sopra menzionati.
Il risparmio energetico e la protezione ambientale: il processo di preparazione dei tradizionali materiali di ceramica piezoelettrica sinterizzati ad alta temperatura consuma molta energia e risorse e alcuni gas dannosi saranno generati durante il processo di sinterizzazione. Il processo di preparazione dei materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura è più risparmio di energia e rispettoso dell'ambiente.
La preparazione di materiali multi-fase è semplice: la preparazione di materiali multi-fase mediante materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati ad alta temperatura tradizionale richiede un controllo preciso della temperatura e un flusso di processo complesso. I materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura possono essere preparati con un semplice metodo di materiali multifase.
Prestazioni stabili: le prestazioni di materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura sono più stabili e non sono facilmente influenzate da ambienti esterni come la temperatura e l'atmosfera, quindi può essere utilizzato in una gamma più ampia di applicazioni.
Tuttavia, anche i materiali di ceramica piezoelettrica sinterizzati a bassa temperatura hanno svantaggi:
Proprietà fisiche relativamente deboli: rispetto ai materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati ad alta temperatura, le proprietà fisiche dei materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura possono essere leggermente peggiori, il che può limitare il loro uso in alcuni campi di applicazione.
Il processo di sinterizzazione a bassa temperatura deve ancora essere perfezionato: poiché il processo di preparazione dei materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura è relativamente nuovo, deve essere ulteriormente migliorato e perfezionato per migliorare la qualità e la stabilità del prodotto.
Applicazioni di materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura
Sensori di vibrazione: materiali in ceramica piezoelettrica sinterizzati a bassa temperatura possono essere utilizzati per produrre sensori di vibrazione, come sensori di vibrazione per compressori di condizionamento dell'aria automobilistica, che possono misurare dati come la frequenza di vibrazione e l'intensità.
Sensori acustici: materiali ceramici piezoelettrici sinterizzati a bassa temperatura possono essere utilizzati per produrre sensori acustici, come rilevatori ad ultrasuoni e misuratori di flusso, che possono essere utilizzati per monitorare la velocità e il flusso di acqua e flusso d'aria.
Sensore di pressione: i materiali di ceramica piezoelettrica sinterizzati a bassa temperatura possono essere utilizzati per produrre sensori di pressione, come nelle attrezzature mediche, nel controllo della produzione industriale e in altri campi, che possono misurare la pressione in tempo reale.
Sistemi microelettro-meccanici (MEMS): i materiali di ceramica piezoelettrica sinterizzati a bassa temperatura possono essere utilizzati per produrre sistemi microelettromeccanici (MEMS), come accelerometri, giroscopi, ecc. Questi dispositivi sono ampiamente utilizzati negli smartphone, nei sistemi di navigazione automobilistica e altro ancora.
Trasduttori ad ultrasuoni: materiali in ceramica piezoelettrica sinterizzati a bassa temperatura possono essere utilizzati per produrre trasduttori ad ultrasuoni, come attrezzature per imaging medico e detergenti. Questi dispositivi possono convertire l'energia elettrica in energia meccanica e onde sonore e consentire il rilevamento e l'elaborazione delle sostanze.
