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压电陶瓷的发展历史(压电陶瓷的制备流程)

作者:Aigtek 阅读数:0 发布时间:2024-02-27 10:17:49

  今天Aigtek安泰电子就带你具体了解一下压电陶瓷的发展历史

  1880年,居里兄弟发现电气石中的压电效应,从此压电学的历史便开始。

  1881年,居里兄弟通过实验验证了逆压电效应,并且给出石英相同的正逆压电常数。

  1894年,Voigt指出,仅无对称中心的二十种点群的晶体才有可能具有压电效应,石英是压电晶体的一种代表,它被取得应用。

  第一次世界大战,居里的继承人郎之万,利用石英的压电效应,制成了水下超声探测器,用于探测潜水艇,从而揭开了压电应用史的篇章。

  1942年人们发现BaTiO3的压电性,由于其较高的介电常数,使压电材料和其应用取得巨大发展。

  1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现,在钛酸钡铁电陶瓷上施加直流高压电场,使其自发极化沿电场方向择优取向,除去电场后仍能保持一定的剩余极化,使它具有压电效应,从此诞生了压电陶瓷。

  1947年,美国Roberts在BaTiO3陶瓷上,施加高压进行极化处理,获得了压电陶瓷的电压性,随后,日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电器件的应用研究,这种研究一直进行到50年代中期。

  1954年美国研究员发现钛酸铅(PZT)陶瓷具有良好的压电性能,其机电耦合系数近于BaTiO3的一倍,使压电器件的应用研究又大大地向前推进了一大步。

  随后PZT由于其强而稳定的压电性能使其成为应用广泛的压电材料,此压电材料的出现使压电器件从传统的环能器和滤波器等发展到电压变压器,引燃引爆装置和压电发点装置等。

  BaTiO3如果是单元系西压电陶瓷的代表,那PZT就是二元系压电陶瓷的代表。PZT压电陶瓷凭借着其多样性的性能参数,振动模式的研究和开发,加上器件科技的不断进步,使其发展越来越来迅速,应用也越来越广泛。

PZT压电陶瓷

  PZT压电陶瓷的制备流程:

  1、坯体制备:先在粉料中加占料中5%的粘合剂搅拌搅匀并过筛,再预压块,将预压块碾碎并过细筛,这便是粉料造粒的国产中,造粒后通过干压成型的方式来制备坯件。造粒的作用是使粘合剂均匀地分布在粉料中,使样品密度更加均匀。

  2、瓷件烧结和机械加工:坯件干压成型以后通过高温烧结成瓷。这也是颗粒重排靠近,材料致密化和晶粒生长的过程。烧结温度太高会造成陶瓷晶粒生长过大或者组织不均匀,而烧结温度过低则会造成晶粒发育不完全,这样都会影响到PZT压电陶瓷元件的压电性能。

  3、上电极:PZT压电陶瓷元件的两极都需要金属电极才能导电,发挥压电性。这时候可以通过真空蒸镀、烧渗银层、化学沉铜、化学沉银等方式来上电极。

  4、极化:只有当PZT压电陶瓷元件上电极后,需要通过极化才能显示出压电效应。想要使压电陶瓷极化,充分发挥压电性能就需要合理选择极化条件,也就是极化电场、极化温度和极化时间。只有在极化电场作用下,电畴才能沿电场方向取向排列,极化电场越高,促使电畴取向排列的作用越大,极化就越完善。

  压电陶瓷的应用:

  压电材料的应用领域一般可以分为两类:即振动能和超声振动能-电能换能器应用,包括电声换能器,水声换能器和超声换能器等,以及其它传感器和驱动器应用。

  压电陶瓷一般是激振荡式的方式进行驱动,通过方波(或短行波)振荡器来激励发声。由于压电陶瓷片对频率,电压以及输出功率等的要求较高,所以使用时一般需要搭配功率放大器,安泰为您推荐ATA-2021B高压功率放大器。

  ATA-2021B高压放大器参数指标:

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  以上就是压电陶瓷发展历史和制备流程的内容,相信大家看完对压电陶瓷的了解都会加深。如果对于压电陶瓷的应用还有什么想知道的,您可以随时咨询我们。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源、功率放大器模块等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。公司致力于功率放大器、功率信号源、计量校准产品等产品为核心的相关行业测试解决方案的研究,为用户提供具有竞争力的测试方案,Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免费试用。如想了解更多实验方案,请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

 


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