









高性能压电陶瓷是生产制作压电马达、压电变压器、涡街流量计等压电器件的材料基础。比如,电机在转动过程会产生一定的高频,轮子在比较硬的地面上的摩擦所产生的高频噪音,机器人本身的抖动,甚至当有多个机器人的时候,其它机器人超声波传感器发出的声波,这些都会引起传感器接收到错误的信号。本研究直接根据各种压电器件对压电陶瓷的物理性能参数的要求,通过大量实验研究了以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)为基的三元系压电陶瓷PMN-PZT、PMS-PZT、PZN-PZT和四元系压电陶瓷PMS-PZN-PZT、PMS-PMN-PZT、PZN-PMN-PZT.
压电陶瓷的性能指标如下:
(1) 自由介电常数 /e0:1000~6000;
(2) 介电损耗tand:(2~12)′10-3;
(3) 压电应变系数d33:300~600pC/N;
(4) 平面机电耦合系数kp:0.56~0.70;
(5) 机械品质因素Qm:100~2000;
(6) 居里温度Tc:280~400°C。
设备要求:球磨机、喷雾造粒机、自动压片机、烧结炉、电极烧渗炉、极化高压装置、阻抗频谱仪、d33准静态测试仪。
锆钛酸铅体系是目前应用较广的压电体系,其压电性能较其它体系优异。此体系的零膨胀特性对压电器件的研发很有指导意义。
它是由钛酸铅和锆酸铅组成的固溶体,其具有很高的介电常数,工作温度可达250摄氏度,各项机电参数随温度和时间等外界因素的变化较小。考虑到环境温度对超声波传播速度的影响,通过温度补偿的方法对传播速度予以校正,以提高测量精度。由于锆钛酸铅压电陶瓷在压电性能与温度稳定性等方面的远远优于钛酸钡压电陶瓷,因此,它是目前使用***普遍的的一种压电材料。
