اختبار Bailibo: اختبار الأداء الكهرضغطي عند درجة حرارة عالية للسيراميك الكهرضغطي

1. خلفية الكشف وأهميته

باعتباره مادة وظيفية مهمة، يُستخدم السيراميك الكهرضغطي على نطاق واسع في أجهزة الاستشعار ومحولات الطاقة والتصوير بالموجات فوق الصوتية وغيرها من المجالات. ومع ذلك، في سيناريوهات التطبيقات القاسية مثل الطيران ومراقبة المحرك والتنقيب عن النفط، غالبًا ما يحتاج السيراميك الكهروضغطي إلى العمل في بيئات ذات درجة حرارة عالية لفترة طويلة، لذا يعد اكتشاف الأداء الكهروضغطي ذو درجة الحرارة العالية أمرًا بالغ الأهمية.

2. معلمات الاختبار الأساسية

يركز اختبار الأداء الكهرضغطي عند درجة الحرارة العالية بشكل أساسي على المعلمات الرئيسية التالية:

ثابت الكهرضغطية d33: يعكس قدرة الاقتران الكهروميكانيكية للسيراميك الكهروضغطي في اتجاه الاستقطاب وهو المؤشر الأساسي لتقييم الأداء الكهرضغطي. عادة ما يكون السيراميك الكهرضغطي d33 من الدرجة الصناعية ≥300pC/N، ويمكن أن يصل الصف الطبي إلى أكثر من 500pC/N.

درجة حرارة كوري Tc: عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة درجة حرارة كوري، يتغير الهيكل البلوري الخزفي من التكوين غير المتماثل إلى التكوين المتماثل، وتختفي الخصائص الكهرضغطية تمامًا. تبلغ درجة حرارة كوري لسيراميك PZT التقليدي حوالي 195-365 درجة مئوية، ويمكن أن يصل نظام BS-PT الجديد إلى 450 درجة مئوية.

معامل الاقتران الكهروميكانيكي kp: يميز كفاءة تحويل الطاقة بين المواد الكهروضغطية والأنظمة الميكانيكية. يتطلب الوضع الشعاعي عادةً ≥0.60.

خصائص العزل الكهربائي: بما في ذلك ثابت العزل الكهربائي وفقدان العزل الكهربائي.

3. معايير وطرق الاختبار

ينص المعيار الوطني GB/T 3389-2008 "طرق اختبار أداء مادة السيراميك الكهرضغطية" اختبار معلمات الأداء" على عملية اختبار النظام:

اختبار درجة حرارة كوري: استخدم محلل المعاوقة لقياس نقطة طفرة السماحية لتحديد

اختبار ثابت الكهرضغطية: احسب جزء الإزاحة الكهربائية من خلال الطريقة شبه الساكنة الكمية

اختبار أداء العزل الكهربائي: استخدم جسر شيلين عالي الجهد لقياس السماحية النسبية الحرة وزاوية فقدان العزل الكهربائي

اختبار المعامل الكهربي الحراري: استخدم طريقة تكامل الشحن لقياس تغير الاستقطاب المتبقي مع درجة الحرارة

4. تكوين معدات الاختبار

يتطلب اختبار الأداء الكهرضغطي ذو درجة الحرارة العالية معدات احترافية:

منصة اختبار درجة الحرارة العالية: المعاوقة الدقيقة. محلل: مقياس كهرضغطية شبه ثابت: محلل كهرضغطية، وما إلى ذلك.

5. تحدي استقرار درجة الحرارة العالية

تظهر الأبحاث أن بنية الطور وبنية مجال السيراميك الكهروإجهادي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة، في البيئات ذات درجة الحرارة العالية، فإن زيادة تركيز الأكسجين الشاغر سوف يؤدي إلى اضمحلال الأداء الكهروإجهادي الجديد مثل Bi4Ti3-2xNbxTa3O12 الاستقرار في درجات الحرارة المرتفعة ولا يزال بإمكانه الحفاظ على أكثر من 91٪ من ثابت الكهرضغطية الأولي عند 650 درجة مئوية.

6. مجالات التطبيق

يخدم اختبار الأداء الكهرضغطي بدرجة حرارة عالية بشكل أساسي:

تصميم مستشعر درجة الحرارة المرتفعة والمشغل، ونظام مراقبة البيئة الحرارية الفضائية، وتطوير مستشعر نظام السلامة النووية، ومعدات الكشف عن قاع البئر، وما إلى ذلك. يعد اختبار الأداء الكهرضغطي ذو درجة الحرارة العالية ضمانًا أساسيًا لضمان استخدام السيراميك الكهروضغطي. العمل بشكل موثوق في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. تؤثر دقة نتائج الاختبار بشكل مباشر على أداء وعمر المعدات ذات الصلة