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研究和评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志》上

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ISSN: 2321 - 6212

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理解技术来改善压电陶瓷的应变响应

Hongrui贾、王Linghang*

电子科学与工程系,西安交通大学,西安,p . r .中国

*通讯作者:
Linghang王
电子科学与工程学系
西安交通大学,
西安,
p . r .中国
电子邮件: (电子邮件保护)

收到:06 - 2022年5月,手稿。joms - 22 - 62952;编辑分配:09 - 2022年5月——PreQC没有。joms - 22 - 62952 (PQ);综述:23日- 2022年5月,QC。joms - 22 - 62952;修改后:30 - 2022年5月,手稿。JOMS 22 - 62952 (R);发表:06 - jun - 2022, 2321 - 6212.10.5.002 DOI: 10.4172 /。

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文摘

作为高精度位移致动器的最有前途的材料,压电材料被广泛研究在过去几十年。压电材料的应变响应特性是非常重要的在致动器的应用。在这篇文章中,三种技术提高压电陶瓷的应变响应及其研究现状简要回顾。此外,我们还总结我们的想法改善压电陶瓷的应变反应结合研究工作。

关键字

压电陶瓷;应变反应;Bi-based钙钛矿;掺杂;纹理

介绍

稀土作为精密制造业的关键技术之一,精密测量和精密驱动,精密定位技术广泛用于光学工程、航空航天、半导体工业和许多其他高科技领域。多种传动装置是精密定位系统的关键部分,它扮演着一个重要的角色在精密定位系统的灵敏度和分辨率。目前,压电致动器被视为最有前途的多种执行机构因其体积小的优点,驱动力大、高精度位移,快速响应,抗电磁干扰1]。压电致动器芯片,压电陶瓷与钙钛矿结构不仅有良好的介电和压电性能,但也有简单的制备过程的优势,发展时间短,生产成本低,已被广泛研究在过去几十年2]。压电陶瓷的应变特性是关键因素,以确定压电致动器的性能。当前研究压电陶瓷的应变特征主要集中在以下三个方面:应变值,应变滞后和温度稳定性。根据我们小组的研究压电陶瓷的应变特征,我们简要总结改善压电陶瓷的应变响应的技术从三个方面(图1)。

Material-Sciences-summarizing

图1:图总结技术在改善含铅压电陶瓷应变响应。

可能改善压电陶瓷的应变响应的技术

纳入Bi-based钙钛矿

近年来,人们已经发现,无铅bismuth-based陶瓷有巨大的电动磁场诱导应变响应,但这些无铅bismuth-based陶瓷的致命的缺点是,应变滞后现象非常严重,这大大阻碍了高精度位移致动器的实际应用。然而,许多含铅压电陶瓷低应变滞后,但他们的应变响应小于无铅bismuth-based陶瓷。因此,这是一个非常不错的主意将bismuth-based钙钛矿为含铅压电陶瓷形成三元压电陶瓷可能获得优秀的应变响应,这个想法已经被美国和其它研究小组证实。我们最近报道,Bi(毫克1/2Zr1/2阿)3被纳入PbZrO3-PbTiO3压电陶瓷形成Bi(毫克1/2Zr1/2阿)3-PbZrO3-PbTiO3三元压电陶瓷,应变响应从0.14%增加到0.33%,50 kV / cm和应变温度稳定性很好3]。夏等人报道,应变响应从0.16%上升到0.27%,50 kV / cm通过引入Bi (Zn1/2Ti1/2) O3Pb(毫克1/3注2/3阿)3-PbTiO3压电陶瓷(4]。

一个网站兴奋剂

在过去的几十年里,为了提高压电陶瓷的性能满足应用需求,研究人员主要集中在金属离子掺杂的研究压电陶瓷,和大量的优秀研究成果发表。秦,等人报道的应变响应PMN-PT二进制陶瓷从0.07%上升到0.12%在25 kV / cm兴奋剂公关3 +(5]。江等人报道,压电系数(d33)和应变响应PMN-PT陶瓷可能增加到800 pC / N和0.17% 20 kV / cm Ce离子掺杂,分别为(6]。压电研究者更令人兴奋的是,李等人发现PMN-PT压电陶瓷的压电性能可以大大提高了掺杂稀土离子Sm吗3 +,它的压电系数达到1510 pC / N (7]。自那时以来,它已被广泛研究,近年来,在含铅压电陶瓷掺杂稀土离子可以改善压电特性和应变响应。郭等人报道,欧盟的压电系数和应变响应3 +-PMN-PT二进制陶瓷可以达到1420 pC / N和0.16% 20 kV /厘米,分别为(8]。先生等人报道了压电应变系数(d33Sm的*)3 +再版PIN-PMN-PT三元陶瓷无掺杂的2.5倍PIN-PMN-PT陶瓷、及其应变值可以达到0.15% 20 kV /厘米(9]。我们最近报道的应变响应PMN-PZN-PT三元陶瓷从0.21%上升到0.24%,通过掺杂Sm 50 kV /厘米3 +(10]。

纹理

众所周知,变形技术可以提高压电陶瓷的机电性能通过控制压电陶瓷晶粒的取向得到单晶的各向异性特征相似。它已被广泛报道,含铅压电陶瓷是使用BaTiO变形3模板。因此,它也是一个很新奇的想法进一步改善bismuth-containing应变响应的含铅陶瓷利用纹理技术。我们最近使用BaTiO3模板结构Bi(毫克1/2“透明国际”1/2阿)3pb(毫克1/3注2/3阿)3-PbTiO3三元压电陶瓷,这个三元压电陶瓷的应变响应大大从0.23%上升到0.42%在40 kV /厘米(11]。然而,遗憾的是,BaTiO3模板在铋含量高是不稳定的,所以它具有重要意义,发现或开发一个新的模板为这种类型的压电陶瓷的质感。此外,我们最近还对Bi进行纹理(Mg1/2Ti1/2) O3pb(毫克1/3注2/3阿)3-PbTiO3铋含量低,发现大应变响应(0.39%)和低应变滞后(1.94%)同时获得,为其实际应用具有重要意义在high-displacement精密压电致动器(12]。摘要应变响应这些压电陶瓷所示表1。

类型 作文 应变(%) E (kV /厘米) d33* (pm / V) 参考文献
无铅 BNBT-SMS 0.4 55 728年 (13]
BNBT-FN 0.42 50 844年 (14]
BNBT-Pr 0.43 50 770年 (15]
BNKT-NN 0.45 55 810年 (16]
含铅 PSN-PMN-PT 0.12 20. 580年 (17]
PIN-PMN-PT 0.17 40 597年 (18]
PZN-PZ-PT 0.16 30. 658年 (19]
PMN-PT-PZ 0.22 40 550年 (20.]
Bismuth-lead-based BMZ-PZ-PT 0.33 50 660年 (3]
BZT-PMN-PT 0.27 50 540年 (4]
BZT-PZ-PT 0.28 70年 475年 (21]
BZN-PMN-PT 0.32 30. 865年 (22]
BMT-PMN-PT 0.42 70年 580年 (23]
BMT-PZ-PT 0.39 60 650年 (24]
网站基于掺杂导致 Pr-PMN-PT 0.12 25 850年 (5]
Ce-PMN-PT 0.17 20. 809年 (6]
Sm-PMN-PT 0.03 2 1530年 (7]
Eu-PMN-PT 0.17 20. 1400年 (8]
Sm-PIN-PMN-PT 0.15 20. 743年 (9]
Sm-PMN-PZN-PT 0.24 50 480年 (10]
Sm-PMN-PZ-PT 0.16 20. 820年 (25]
Sm-PIN-PZ-PT 0.19 20. 945年 (26]
变形 BMT-PMN-PT 0.42 40 1050年 (11]
PYN-PMN-PT 0.18 30. 589年 (27]
PMN-PT 0.28 25 680年 (28]
PIN-PMN-PT 0.4 50 1620年 (29日]
Sm-PMN-PT 12 20. 600年 (30.]

表1。磁场诱导应变与钙钛矿结构(ABO血型压电陶瓷3)。

结论

高精度位移致动器,压电陶瓷的应变响应和应变滞后是至关重要的参数,所以它具有重要意义减少应变滞后,同时改善压电陶瓷的应变响应。此外,压电陶瓷的温度稳定压力也是一个重要参数的压电陶瓷致动器的使用环境相对大的温度变化。因此,它也是一个重要的研究方向发展压电陶瓷具有高应变温度稳定性,同时提高应变响应。此外,上述想法提高应变反应主要集中在实验中,有一些研究报告机制。因此,有必要开展机制研究的基础上,更多的实验为了开发更优秀的多种压电陶瓷。

引用

全球技术峰会