Học bổng du học của khối Pháp ngữ (Programme de Bourses d'Excellence de l'Ambassade de France au Vietnam) (

Ceramic Piezo, như một nhánh quan trọng của gốm điện tử, là một vật liệu gốm chức năng cho phép chuyển đổi lẫn nhau giữa năng lượng cơ học và điện. Hiệu ứng áp điện nghịch đảo tích cực độc đáo của nó làm cho nó đóng một vai trò quan trọng trong một số lĩnh vực như cảm biến áp điện, trình điều khiển, đầu dò siêu âm, bộ rung áp điện và bộ lọc. Hiện nay, gốm Piezo chủ yếu sử dụng các dung dịch rắn như chì zirconi titanate (PZT), chì niobium magnesat và các dung dịch rắn khác làm nguyên liệu thô. Các vật liệu này, mặc dù có độ giòn đáng kể, có thể được chuẩn bị đơn giản bằng phương pháp ép khô, phương pháp đẳng tĩnh, phương pháp cán màng, phương pháp đúc và các quá trình đúc khác. Các công cụ chính thống và đáng tin cậy trên thị trường hiện nay: ZJ-3 chính xác D33 Tester (bởi Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc&Seiko Zhichuang, chức năngD31 Block Body Fixture, D15 Block Body Fixture, D15 Vòng ống Fixture, D31 Block Body Fixture, Phim Stretch Fixture (Mới), Common Facial Electrode Function (Mới)Thiết bị phân cực áp điện loại PZT-JH10/4 (10KV, 4 kênh), Thiết bị phân cực hợp chất áp điện loại PZT-JH30/1 (màng+khối+không khí+dầu silicone), Thiết bị kiểm tra sắt loại FE-5000 (màng+khối+nhiệt độ thay đổi+bàn thăm dò), Máy phân tích trở kháng áp điện loại JKZC-03A, bao gồm các thiết bị hoàn chỉnh.

Tuy nhiên, với những tiến bộ liên tục trong hiệu suất thiết bị và ứng dụng thực tế, thiết kế cấu trúc của gốm áp điện trở nên phức tạp và chính xác hơn, và các phương pháp đúc thông thường đã khó đáp ứng những nhu cầu mới này. Do đó, làm thế nào để chuẩn bị hiệu quả gốm áp điện với cấu trúc phức tạp đã trở thành trọng tâm chung của các nhà khoa học hiện nay.

1. Nguyên tắc và quy trình chuẩn bị gốm Piezo

Hiệu ứng áp điện của gốm Piezo bắt nguồn từ sự khác biệt trong phân phối điện tích của các tinh thể gốm so với độ dẫn của các điện cực. Trong trạng thái tự nhiên, các tinh thể gốm xuất hiện trung tính điện. Tuy nhiên, khi gốm áp điện bị căng thẳng cơ học hoặc áp suất, các biến dạng nhỏ xảy ra trong cấu trúc tinh thể của nó, dẫn đến phân phối điện tích dương và âm không đồng đều, do đó tạo ra điện trường. Điện trường này sau đó được thu thập hiệu quả bởi các điện cực và được sử dụng bởi các mạch bên ngoài. Do đó, các tinh thể gốm và điện cực có thể được coi là thành phần cốt lõi của gốm áp điện. Quá trình chuẩn bị của nó bao gồm bốn bước quan trọng trong sản xuất phôi gốm, thiêu kết, áp dụng điện cực và xử lý phân cực.

2. Nguyên tắc của hiệu ứng áp điện

Hiệu ứng Piezo là nguyên tắc cốt lõi của gốm Piezo. Khi gốm áp điện bị tác động bởi các lực bên ngoài, chẳng hạn như căng thẳng cơ học hoặc áp suất, cấu trúc tinh thể của nó trải qua những biến dạng nhỏ dẫn đến việc phân phối lại điện tích dương và âm trong tinh thể, dẫn đến điện trường. Điện trường này có thể được các điện cực nắm bắt hiệu quả và xuất ra các mạch bên ngoài để thực hiện chuyển đổi và sử dụng năng lượng.

★ Sử dụng thiết bị kiểm tra chính:

Hiện nay, quốc gia của chúng tôi ngày càng chú ý đến việc kiểm tra vật liệu, nhiều đơn vị và các tổ chức nghiên cứu khoa học có vấn đề lớn trong việc sàng lọc sản phẩm, nhưng vật liệu thử nghiệm thực sự cần phải chọn một sản phẩm thử nghiệm chính xác và đáng tin cậy, do đó, kết quả thử nghiệm và nghiên cứu của riêng bạn sẽ mang lại một vai trò lớn, mang lại một vai trò hướng dẫn tuyệt vời cho sản xuất của chúng tôi.

ZJ-3 loại Piezo Tester (đo hệ số áp điện d33), PVDF Piezo Film Tester
Từ khóa: Piezo, Vật liệu gốm, Polymer, d33/d15

I. Giới thiệu sản phẩm:

ZJ-3 loại Piezo Tester (đo hệ số áp điện tĩnh d33) là một dụng cụ đặc biệt được thiết kế để đo hằng số d33 của vật liệu áp điện, nó có thể được sử dụng để đo gốm áp điện với hằng số áp điện lớn, đơn tinh thể áp điện nhỏ và vật liệu polymer áp điện. Ngoài ra, nó cũng có thể đo hằng số Piezo d'33 tương đương với các tinh thể đơn Piezo theo bất kỳ hướng nào và một số bộ phận điện áp, phạm vi đo rộng của dụng cụ, độ phân giải tốt, độ tin cậy cao, hoạt động đơn giản, không có yêu cầu đặc biệt về kích thước và hình dạng của mẫu vật, tấm tròn, vòng tròn, ống tròn, khối vuông, dải dài, hình trụ và vỏ bán cầu có thể được đo, kết quả đo và độ phân cực được hiển thị trực tiếp trên bảng điều khiển ba chữ số bán kỹ thuật số. ZJ-3 loại tăng bảo vệ xả của các thành phần được thử nghiệm, tín hiệu xả và đầu ra dạng sóng được thử nghiệm và các chức năng khác, do đó thiết bị đo các thành phần áp điện không xả (đặc biệt là kích thước lớn hơn) có tín hiệu xả điện áp cao và chức năng bảo vệ, thiết bị này là tham gia vào sản xuất vật liệu áp điện và các thành phần áp điện, ứng dụng và nghiên cứu các bộ phận của thiết bị.

Thứ hai, các lĩnh vực ứng dụng chính: kiểm tra siêu âm không phá hủy, kiểm tra siêu âm y tế, hàng không vũ trụ, khí tự nhiên dầu, Internet of Things ô tô, công nghiệp, chương trình tiêu dùng, v.v.

GB3389.4-82 "Phương pháp kiểm tra tính chất vật liệu gốm Piezo Thử nghiệm tĩnh của hằng số căng thẳng Piezo d33 theo chiều dọc"

GB/T3389.5-1995 "Phương pháp kiểm tra tính chất vật liệu gốm Piezo Độ dày đĩa Chế độ rung kính thiên văn"

GB000? Tj1.1/T3389.4-1982 "Phương pháp kiểm tra tính chất vật liệu gốm Piezo Phương pháp kiểm tra chiều dài cột Chế độ rung kính thiên văn theo chiều dọc"

GB/T 3389.7-1986 "Phương pháp kiểm tra tính chất vật liệu gốm áp điện Thử nghiệm tính chất điện môi trường mạnh"

GB/T3389.8-1986 "Thử nghiệm hệ số giải phóng nhiệt của phương pháp kiểm tra tính chất vật liệu gốm Piezo"

IV. Chức năng chính của sản phẩm:

＊ Đo hằng số d33 của vật liệu áp điện khối

* Đo gốm áp điện với hằng số áp điện lớn

＊ Vật liệu polymer áp điện đơn tinh thể và áp điện để đo hằng số áp điện nhỏ

＊ Đo hằng số Piezo d'33 tương đương với các tinh thể đơn áp điện theo bất kỳ hướng nào và một số bộ phận áp điện

＊ Đo vật liệu màng tức là vật liệu màng như PVDF d33 hằng số

V. Các chỉ số kỹ thuật chính

d33 Phạm vi đo:

★ × 1 stop: 10 đến 2000pC/N, 20 đến 4000pC/N, có thể nâng cấp lên 10000PC/N.
★ × 0,1 stop: 1 đến 200pC/N, 2 đến 400pC/N.

★ Có thể phù hợp với PZT-JH10/4/8/12 loại áp điện phân cực thiết bị sử dụng

★ Có thể phù hợp với máy tính bảng điện áp ZJ-D33-YP15
Lỗi: × 1 stop: ± 2% ± 1 số khi d33 ở 100 đến 4000pC/N;

D31 Block Body Fixture, D15 Block Body Fixture, D15 Vòng ống Fixture, D31 Block Body Fixture, Phim Stretch Fixture (Mới), Common Facial Electrode Function (Mới)

★ Đo kích thước mẫu tiêu chuẩn đánh dấu: 18mm * 0.8mm, thời gian lão hóa: 2-3 năm (một trong những căn cứ quan trọng để đánh giá hiệu suất chính xác của máy đo áp điện)
± 5% ± 1 số khi d33 ở 10 đến 200pC/N;
× 0,1 stop: ± 2% ± 1 số (khi d33 ở 10 đến 200pC/N)
± 5% ± 1 số khi d33 ở mức 10 đến 20pC/N.
Độ phân giải: × 1 stop: 1 pC/N; × 0,1 stop: 0,1 pC/N.
Kích thước: Thiết bị ứng dụng: Φ110 × 140mm; Cơ thể dụng cụ: 240 × 200 × 80mm.
Trọng lượng: thiết bị áp lực: khoảng 4 kg;
Thân máy: 2 kg.
Nguồn điện: 220 volt, 50 hertz, 20 watt.

★ Thông số bổ sung:

3. Chuẩn bị phôi

Chuẩn bị phôi là khâu then chốt trong sản xuất gốm áp điện. Về lựa chọn nguyên liệu, hiện tại chủ yếu sử dụng hệ thống chì zirconi titanate (PZT), đồng thời cũng có cơ sở bari titanate (BTO), cơ sở natri bismuth titanate (NBT), cơ sở natri kali niobite (KNN) và các hệ thống không chì khác để lựa chọn. Tỷ lệ phân phối nguyên liệu trong các hệ thống này có thể được điều chỉnh linh hoạt theo nhu cầu thực tế để đảm bảo hiệu suất của sản phẩm cuối cùng đáp ứng yêu cầu. Sau khi hoàn thành tỷ lệ phân phối nguyên liệu, nó cần phải được làm thành bùn đồng đều và tinh tế, sau đó thông qua quá trình hình thành thích hợp, bùn sẽ được đúc thành phôi gốm có hình dạng mong muốn.

4, thiêu kết

Giai đoạn đầu (giai đoạn liên kết hạt, trước 1050 ℃)

Giai đoạn giữa (giai đoạn tăng trưởng hạt, 1050-1200 ℃)

Giai đoạn cuối cùng (giai đoạn điều chỉnh hạt, nhiệt độ thiêu kết tối ưu 1200 ℃)

5, sản xuất điện cực trên

Trong quá trình sản xuất gốm áp điện, việc sản xuất các điện cực trên là một bước. Điều này liên quan đến việc phủ một lớp vật liệu dẫn điện trên bề mặt gốm, thường là các kim loại như Cu, Ag, Ni, Au, được thực hiện bằng các kỹ thuật như thiêu chảy, lắng đọng hóa học hoặc sơn chân không. Liên kết này là rất quan trọng để đảm bảo rằng các yếu tố gốm áp điện có độ dẫn và hiệu suất tuyệt vời.

6, Xử lý phân cực

Trong quá trình sản xuất gốm áp điện, phân cực là một bước quan trọng. Mặc dù các hạt bên trong gốm có đặc tính phân cực tự phát, tức là sắt điện, định hướng của các miền điện phân cực tự phát của chúng là ngẫu nhiên, dẫn đến cường độ phân cực không được thể hiện trên vĩ mô. Do đó, sau khi các thành phần gốm áp điện được sản xuất, chúng phải trải qua quá trình phân cực để hiển thị hiệu ứng áp điện. Quá trình này được thực hiện bằng cách áp dụng một điện trường DC cao áp, trong đó các tên miền được sắp xếp theo hướng theo một hướng cụ thể. Điều quan trọng cần lưu ý là ngay cả sau khi loại bỏ điện trường, trạng thái sắp xếp định hướng này vẫn được bảo tồn phần lớn, do đó mang lại hiệu ứng áp điện gốm.

★ Sử dụng thiết bị phân cực chính:

PZT-JH10/4 Thiết bị phân cực gốm áp điện nhiệt độ cao (1-4 miếng của gốm áp điện dưới 10KV)

Từ khóa: Piezo phân cực, Vật liệu gốm Piezo, 1-4 miếng

Thiết bị phân cực áp điện cao PZT-JH10/4 chủ yếu được sử dụng để xử lý phân cực gốm áp điện hoặc vật liệu áp điện khác dưới 10KV, được sử dụng rộng rãi trong các trường đại học và các đơn vị nghiên cứu và sản xuất tham gia vào nghiên cứu hoặc sản xuất vật liệu áp điện.

Các tính năng chính:

1. Có khả năng phân cực 1-4 mẫu cùng một lúc

Cung cấp ba bộ đồ đạc thử nghiệm (có thể kiểm tra bột, mẫu đơn và mảnh gốm Piezo mỏng)

Mỗi đường khi dòng rò rỉ vượt quá giá trị quy định, nó có chức năng bảo vệ cắt, không ảnh hưởng đến sự phân cực của các mẫu khác, các mạch khác có thể hoàn thành phân cực theo thời gian phân cực bình thường.

4. Kích thước mẫu kẹp bất kỳ là loại hình vuông mảnh 3-40mm hoặc mẫu tròn

7, Nguồn điện làm việc: AC220V 50/60HZ

8, Công suất định mức: 2.0kw

9, Kiểm tra phân cực vật liệu Piezo hoặc điện áp kháng: DC: 0-10KV (± 5%+2 từ) điều chỉnh liên tục

10, Tổng số hiện tại: 10mA

11, Cắt hiện tại trên mỗi kênh: 0,5mA

12, thời gian sưởi ấm: có thể được thiết lập tự động

13, yếu tố làm nóng: dây điện trở chất lượng cao

14, Số lượng mẫu thử nghiệm 1 lần: 1-4 mẫu có thể được nạp

15, Nhiệt độ định mức: ≤180 ℃

16, Nhiệt độ tối đa: 200 ℃

17, chế độ kiểm soát nhiệt độ: kiểm soát nhiệt độ không đổi thông minh (bảng nhập khẩu), kiểm soát chương trình nhiều phần

18, mẫu: kích thước mẫu là 3-40mm mảnh vuông hoặc mẫu tròn

19, Kích thước tổng thể: 875 * 470 * 400 (mm)

20, ★ Đầu dò phân cực: điện cực đồng chất lượng cao (0.2mm)

21, ★ mẫu phân cực tiêu chuẩn: 8 miếng (10mm * 1,5mm)

22, ★ Thiết bị hỗ trợ: có thể cấu hình 10MM, 20mm, 30mm, 40mm kẹp báo chí

1- Thay đổi định hướng điện trước và sau khi phân cực

Trong quá trình phân cực của gốm áp điện, định hướng của các miền điện đã thay đổi đáng kể. Đồ gốm không bị phân cực, định hướng của các miền điện phân cực tự phát là ngẫu nhiên, dẫn đến cường độ phân cực không xuất hiện trên vĩ mô. Tuy nhiên, sau khi xử lý điện trường DC cao áp, sự sắp xếp định hướng của các miền điện xảy ra theo một hướng cụ thể. Mặc dù trạng thái sắp xếp định hướng này được giữ lại phần lớn sau khi loại bỏ điện trường, do đó mang lại hiệu ứng áp điện gốm. Sự thay đổi này rất quan trọng đối với hiệu suất và chức năng của gốm áp điện.