Высокотемпературная пьезоэлектрическая керамика включает ниобат щелочного металла, структуру вольфрамовой бронзы, структуру перовскита и слоистую структуру висмута. Его температура Кюри обычно ниже 900 ℃, что далеко не соответствует особым потребностям областей сверхвысоких температур, таких как аэрокосмическая промышленность. Поэтому очень важно изучать сверхвысокотемпературную пьезоэлектрическую керамику.
Сверхвысокотемпературная пьезоэлектрическая керамика относится к классу материалов с температурой Кюри выше 900℃. В настоящее время в стране и за рубежом проводятся исследования системы пьезоэлектрических керамических материалов с высокими характеристиками и сверхвысокой температурой Кюри, а разработка пьезоэлектрического керамического материала со сверхвысокой температурой Кюри (TC) и хорошей стабильностью стала одним из них. текущих исследовательских горячих точек.
1. высокотемпературный пьезоэлектрический керамический материал с перовскитной структурой.
Чистый титанат свинца представляет собой тетрагональную структуру перовскита при нормальной температуре, с небольшой диэлектрической проницаемостью, высокими пьезоэлектрическими свойствами, большой пьезоэлектрической анизотропией и высокой температурой Кюри (TC = 490 ℃), поэтому он подходит для работы при высоких температурах. Однако, поскольку керамику из чистого титаната свинца трудно спекать, при охлаждении кристалла до точки Кюри он легко растрескивается сам по себе под действием внутреннего напряжения. Большое осевое отношение делает его коэрцитивное поле большим и трудным для поляризации. Поэтому многие исследователи используют легирование для образования твердого расплава для решения этой проблемы и добились хороших результатов исследований.
Пьезоэлектрический керамический материал Pb(Zr, Ti)O3(PZT) является одним из наиболее широко используемых и успешных пьезоэлектрических керамических материалов благодаря своим превосходным пьезоэлектрическим свойствам. Он широко используется при изготовлении пьезоэлектрических приводов, датчиков, фильтров, микровытеснителей, пьезоэлектрических гироскопов и других электронных компонентов.
При мольном соотношении циркония к титану Zr:Ti = 53:47 ЦТС располагается в области МПБ между трехфазной и четырехфазной фазой. В настоящее время напряжение железа и электрические свойства материала лучше, но точка Кюри составляет около 330 ℃, а температура безопасного использования ниже, поэтому его применение может быть ограничено только областью более низких температур. Исследования показывают, что соединение со структурой перовскита ABO3 и более высокой точкой Кюри образует с PZT многокомпонентный твердый раствор, который может сохранять стабильные пьезоэлектрические свойства в более высоком температурном диапазоне без структурного фазового перехода, то есть с более высокой точкой Кюри.
2. Высокотемпературная пьезоэлектрическая керамика со структурой вольфрамовой бронзы.
Пьезоэлектрическая керамика из вольфрамовой бронзы представляет собой своего рода многообещающий электрооптический кристаллический материал с характеристиками большой спонтанной поляризации, высокой температуры Кюри, низкой пьезоэлектрической диэлектрической проницаемости и большой оптической нелинейности. Кроме того, большое внимание привлекают структурные соединения ниобатной вольфрамовой бронзы как важные высокотемпературные пьезоэлектрические керамические материалы. PbNb2O6 имеет тетрагональную структуру вольфрамовой бронзы, высокую температуру Кюри (TC=570℃), низкую добротность Qm и его нелегко деполяризовать при приближении к точке Кюри. Значение d33/d31 велико, а коэффициент продольной электромеханической связи намного больше, чем коэффициенты поперечной и плоской электромеханической связи, поэтому он особенно подходит для изготовления датчиков, устойчивых к высоким температурам.
Мета-ниобат свинца имеет большие перспективы применения. Существует много видов сегнетоэлектриков со структурой вольфрамовой бронзы. Дальнейшая модификация и теоретические исследования сегнетоэлектриков со структурой вольфрамовой бронзы с высокой точкой Кюри являются важными путями получения высокотемпературной пьезоэлектрической керамики со структурой вольфрамовой бронзы с отличными характеристиками.
3. Высокотемпературный пьезоэлектрический керамический материал со слоистой структурой висмута.
Сегнетоэлектрик со структурой слоя висмута (BLSF) представляет собой потенциально бессвинцовый высокотемпературный пьезоэлектрический керамический материал с химической формулой (Bi2O3) 2 -(AM-1BMO3M 1) 2-. По сравнению с керамикой из цирконата и титаната свинца, BLSF обладает характеристиками низкой диэлектрической проницаемости, температуры спекания и скорости старения, высокого удельного сопротивления, очевидной анизотропии коэффициента механической связи, высокой температуры Кюри (TC>500 ℃), хорошей временной и температурной стабильности резонансной частоты и т. д. поэтому этот вид материалов особенно подходит для изготовления фильтров и пьезоэлектрических устройств, работающих в высокотемпературных и высокочастотных полях.
Применение высокотемпературных пьезоэлектрических керамических материалов имеет очень широкую перспективу и является актуальной темой исследований в стране и за рубежом. Как высокотемпературный пьезоэлектрический керамический материал, он не должен подвергаться структурным преобразованиям при более высокой температуре, чтобы повлиять на его пьезоэлектричество, а его различные рабочие параметры имеют отличные характеристики высокотемпературного обслуживания, чтобы работать стабильно и надежно в высокотемпературном состоянии. надолго. В то же время, с тенденцией развития миниатюризации и интеграции электронных компонентов, высокотемпературные пьезоэлектрические тонкопленочные материалы также станут горячей точкой исследований в будущем.