极端低温压电复合材料的制造

一组研究人员来自芬兰的压电复合材料的超低温使用基于organotitanate前体凝胶粘合剂,显示性能的改善。这项研究已经发表在《华尔街日报》复合材料B部分:工程。

研究:高性能压电复合材料在极低的温度下制作的。图片来源:福a Saad / Shutterstock.com

压电材料是什么?欧洲杯足球竞彩

压电材料积累电荷响应应用机械欧洲杯足球竞彩应力,反之亦然。这些是用于机电传感器,如传感器、致动器、和声学成像设备。它们可以被特定的陶瓷、聚合物,或两者的组合。

比压电聚合物压电陶瓷材料表现出更高的性能,但欧洲杯足球竞彩piezo-polymers有其优点包括重量轻、薄、高灵活性、低成本。

锆钛酸铅、钛,PbZr_x“透明国际”_{1 - x}O₃)是一个最好的压电陶瓷材料具有高机电性能和良好的可制造性,但它是使用p欧洲杯足球竞彩ower-sintering合成方法在非常高的温度超过1000^◦C。

这妨碍了直接利用单片设备和增加排放由于高能源消耗和生产成本。此外,它会导致不必要的扩散和挥发性元素化合物的蒸发在制造业。

一)- c)在C 350◦截面复合试样的制作。方块显示特写的地区。压电陶瓷颗粒的包装可以观察到,以及深色TiO欧洲杯猜球平台₂粒子之间的阶段。欧洲杯猜球平台彩色EDS元素映射c)显示了多通道压电陶瓷片的压电陶瓷颗粒作为领先的位置显欧洲杯猜球平台示为褐色的颜色和TiO₂阶段为蓝色。数据d)和e)显示TiO₂相压电陶瓷颗粒表面的地面从样品横截面,视为部分透明材料。欧洲杯猜球平台图f)显示没有迹象表明结晶度的衍射图像。箭头显示了分析。规模的酒吧:一个)100μm, b)和c) 10μm, d) 1μm, e) 100海里。图片来源:t Siponkoski et al .,复合材料B部分:工程。

作为解决方案,替代等方法的使用烧结援助眼镜,减少颗粒大小,piezo-polymers或piezo-polymer和压电陶瓷复合材料的发展。

尽管ceramic-polymer复合材料生产的温度很低,机电性能和温度稳定性被破坏的powder-sintered piezo-ceramics。

最近,一位水溶性陶瓷粘结剂₂MoO₄(LMO)是用于提高耐热性和电气性能与精心挑选的粒度分布和兼容的填充材料。欧洲杯足球竞彩

这种方法将填充矩阵的比例更高,因此组合称为“颠倒的组合”。然而,LMO的水溶性迫使这些复合材料添加另一层的保护在高湿度条件下使用时。

软解是什么处理?

在柔软的解决方案处理(SSP),胶状前体是用来制造压电薄膜在非常低的温度。

然而,这些电影的最大厚度是有限的,由于大的解决方案的收缩在结晶阶段。同样的发生在乱七八糟的复合材料;粘结剂材料颗粒之间形成一层很薄的。欧洲杯猜球平台

因此,两个SSP可用于制造薄的复合薄膜。此外,在乱七八糟的复合材料,收缩的前体溶液可以补偿由于压力而加热的同时应用。

压电材料的电荷和电压系数在不同温度下制作的。欧洲杯足球竞彩红色区域:大部分陶瓷烧结的烧结艾滋病、绿色面积:波特兰水泥和聚合物复合材料,蓝色区域和明星:超低温度主要涉及材料制作的。欧洲杯足球竞彩*措0.3 wt %, * *的措0.5 wt %、纳米=压电纳米颗粒。欧洲杯猜球平台图片来源:t Siponkoski et al .,复合材料B部分:工程。

压电陶瓷复合制作的怎么样?

研究人员结合倒和软解决压电陶瓷的合成过程。压电陶瓷与合适的粒度分布结合二氧化钛使用organotitanate前体同时施加压力和温度。

制造是基于两个主要成绩的方法。一个是复合填料的粒度分布,提高了包装率。另一个是利用凝胶状粘合剂通过反应形成陶瓷材料应用当热量和压力。这补偿收缩的前体转化有机金属前体进入氧化钛。

的TiOx前体合成凝胶通过加热titanium-di-isopropoxide-2-acetoacetate 2-methoxy乙醇和乙醇胺的混合物。然后前体凝胶与铅混合粉按250 MPa在室温和加热到200 - 350^◦C在恒定的压力。理论密度低于LMO-bound 4 - 5%的复合材料。

装配式Piezo-Composite的性能怎么样?

介电性能等相对介电常数和介质损耗角正切在室温下测量频率为100赫兹至1兆赫,电感电容电阻测量计。

相对介电常数的增加而增加制造温度高达300^◦C然后饱和接近280年的水平。介电常数是锂molybdate-PZ29高出27% (LMO-PZT)压电倒复合,而损失保持不变。

收费模式的加速度计的敏感频率范围30 - 1000赫兹。图片来源:t Siponkoski et al .,复合材料B部分:工程。

压电系数d₃₃用直接测量使用d33计和逆压电效应。测量压电系数d₃₃和g₃₃分别高出80%和70%,比倒复合填充陶瓷相同的报道,但由于LMO作为粘结剂。它被发现的结果增强耦合电场的钛oxide-bound复合。

此外,实现压电系数d₃₃和g₃₃与大约26%和157%的铅值,分别是超低温捏造piezo-ceramics最高的国家之一。研究发现,装配式复合是理想的耐水性传感器应用程序由于其高,几乎frequency-independent敏感性。

参考

t . Siponkoski m . Nelo n . Ilonen j . Juuti h . Jantunen高性能压电复合材料在极低的温度下制作的。复合材料B部分:工程。2021;229:109486。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836821008532?via%3Dihub

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