Tieftemperatur gesinterte piezoelektrische Keramikmaterialien: Vorteile und Anwendungen

Niedrigtemperaturgesinterte piezoelektrisches Keramikmaterial ist ein spezielles funktionelles Material mit piezoelektrischem Effekt und dielektrischem Effekt, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln oder elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln kann. Die Bedeutung dieser Materialien liegt in ihren weitreichenden Anwendungen in Sensoren, Funkgeräten, Vibratoren und vielen anderen Feldern.

Tieftemperatur gesinterte piezoelektrische Keramikmaterial

Traditionelle piezoelektrische Keramikmaterialien erfordern ein Hochtemperatursintern, um eine gute Leistung zu erzielen. Dies führt jedoch zu Problemen wie materieller Schrumpfung und Verformung während des Sinterns. Das mit niedrigen Temperatur gesinterte piezoelektrische Keramikmaterial kann den Sinterprozess bei relativ niedriger Temperatur (normalerweise unter 1000 ° C) abschließen, wodurch die oben genannten Probleme vermieden werden. Darüber hinaus ist der Vorbereitungsprozess von mit niedrigemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien auch einfacher, energiesparend und umweltfreundlich.

Die Hauptkomponenten von mit niedrigemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien umfassen Bleizirkoniumtitanat (PZT), Blei-Zirkonium-Bariumtitanat (BZT), Bleistrontium-Blei-Titanat (PST) usw. Diese Materialien werden in den Feldern der Klangwellen, Ultrasonic-Wellen, Drucksensor, Drucksensor, Drucksensor, Druck, Druck, Druck, Druck, Druck, Druck, Druck, und so, wie Darüber hinaus können sie auch zur Herstellung von Mikromotoren, Vibratoren, Ultraschallwandlern und anderen Geräten verwendet werden.

Die Klassifizierung von piezoelektrischen Keramikmaterialien mit niedriger Temperatur

Chemische Zusammensetzung

Nach der chemischen Zusammensetzung kann es in PZT, BZT, PSN und andere Typen unterteilt werden.

Bleizirkoniumtitanat (PZT) ist eines der häufigsten mit niedrig temperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien, das einen hohen piezoelektrischen Koeffizienten und eine gute Stabilität aufweist. Barium -Blei -Zirkonat -Titanat (BZT) und Bleistrontiumtitanat (PSN) werden ebenfalls in piezoelektrischen Geräten häufig verwendet.

Kristallstruktur und Phasenzusammensetzung

Gemäß der Kristallstruktur und der Phasenzusammensetzung kann sie in einphasige und Mehrphasentyp unterteilt werden.

Einphasige Materialien beziehen sich auf Keramikmaterialien, die nur eine Kristallstruktur enthalten, wie z. B. reine PZT-Materialien. Das Multiphasenmaterial umfasst zwei oder mehr Kristallstrukturen, wie PZT-BT-Material (Wismut-Barium-Titanat).

Vorbereitungsmethode

Gemäß der Herstellungsmethode kann es in die Festphasenreaktionsmethode, die Sol-Gel-Methode, die hydrothermale Synthesemethode usw. unterteilt werden.

Die Festkörperreaktionsmethode ist eine herkömmliche Herstellungsmethode, für die normalerweise ein Hochtemperatursintern erforderlich ist, um ein perfektes Produkt zu erhalten. Die Sol-Gel-Methode ist eine aufkommende Vorbereitungsmethode, die den Sinterprozess bei relativ niedriger Temperatur abschließen kann. Die hydrothermale Synthese ist eine häufig verwendete Methode zur Herstellung heterogener Materialien.

Piezoelektrische Keramikmaterialien mit niedriger Temperatur im Vergleich zu herkömmlichen Materialien gesinterte piezoelektrische Keramikmaterialien

Im Vergleich zu traditionellen hochtemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien haben niedrige Temperatur-Sinterd-piezoelektrische Keramikmaterialien die folgenden Vorteile:

Sintering mit niedrigem Temperatur: Traditionelle hochtemperaturgesinterte piezoelektrische Keramikmaterialien erfordern einen langfristigen Sinterprozess bei hoher Temperatur, was leicht zu Problemen wie Schrumpfung und Verformung des Materials führt. Das mit niedrigen Temperatur gesinterte piezoelektrische Keramikmaterial kann den Sinterprozess bei relativ niedriger Temperatur (normalerweise unter 1000 ° C) abschließen, wodurch die oben genannten Probleme vermieden werden.

Energieeinsparung und Umweltschutz: Der Vorbereitungsprozess traditioneller Hochtemperatur-Sinter-Piezoelektrik-Keramikmaterialien verbraucht viel Energie und Ressourcen, und während des Sinterprozesses werden einige schädliche Gase erzeugt. Der Vorbereitungsprozess von mit niedrigemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien ist energiesparender und umweltfreundlicher.

Die Herstellung von Mehrphasenmaterialien ist einfach: Die Herstellung von Multi-Phasen-Materialien durch herkömmliche Hochtemperatur-Sinterpiezoelektrik-Keramikmaterialien erfordert eine präzise Temperaturregelung und einen komplexen Prozessfluss. Die mit niedrigen Temperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien können mit einer einfachen Methode von Mehrphasenmaterialien hergestellt werden.

Stabile Leistung: Die Leistung von mit niedrigemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien ist stabiler und wird nicht leicht von externen Umgebungen wie Temperatur und Atmosphäre beeinflusst, sodass sie in einem größeren Bereich von Anwendungen verwendet werden kann.

Niedrigtemperaturgesinterte piezoelektrische Keramikmaterialien weisen jedoch ebenfalls Nachteile auf:

Relativ schwache physikalische Eigenschaften: Im Vergleich zu hochtemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien können die physikalischen Eigenschaften von piezoelektrischen keramischen Materialien mit niedriger Temperatur etwas schlechter sein, was ihre Verwendung in bestimmten Anwendungsfeldern einschränken kann.

Der Sinterprozess mit niedrigem Temperatur muss noch perfektioniert werden: Da der Vorbereitungsprozess von Sinter-piezoelektrischen Keramikmaterialien mit niedriger Temperatur relativ neu ist, muss es weiter verbessert und perfektioniert werden, um die Produktqualität und -stabilität zu verbessern.

Anwendungen von piezoelektrischen Keramikmaterialien mit niedriger Temperatur

Vibrationssensoren: Mit niedrigemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien können Vibrationssensoren wie Vibrationssensoren für die Kompressoren der Klimaanlage von Automobilen hergestellt werden, die Daten wie Schwingungsfrequenz und Intensität messen können.

Akustische Sensoren: Sinterte piezoelektrische Keramikmaterialien mit niedriger Temperatur können zur Herstellung von akustischen Sensoren wie Ultraschalldetektoren und Durchflussmesser verwendet werden, die zur Überwachung der Geschwindigkeit und des Flusses von Wasser und Luftstrom verwendet werden können.

Drucksensor: Sinterte piezoelektrische Keramikmaterialien mit niedriger Temperatur können zur Herstellung von Drucksensoren wie bei medizinischen Geräten, der industriellen Produktionskontrolle und anderen Feldern verwendet werden, die den Druck in Echtzeit messen können.

Mikroelektro-mechanische Systeme (MEMS): Mit niedrigemperaturen gesinterte piezoelektrische Keramikmaterialien können zur Herstellung von mikroelektromechanischen Systemen (MEMs) wie Beschleunigungsmesser, Gyroskopen usw. weitgehend in Smartphones, Auto-Navigationssystemen und mehr verwendet werden.

Ultraschallwandler: Mit niedrigemperaturen gesinterten piezoelektrischen Keramikmaterialien können Ultraschallwandler wie medizinische Bildgebungsgeräte und Reinigungskräfte herstellen. Diese Geräte können elektrische Energie in mechanische Energie- und Schallwellen umwandeln und die Erkennung und Verarbeitung von Substanzen ermöglichen.