Tsinghua-Universität veröffentlicht Artikel in Top-Journal! MatMeas/Bailibo-Hochtemperaturprüfsystem ermöglicht große Durchbrüche im Mechanismus bleifreier piezoelektrischer Keramik

Kürzlich die führende internationale Fachzeitschrift auf dem Gebiet der Materialwissenschaften„Zeitschrift der American Ceramic Society“(Journal of the American Ceramic Society) veröffentlichte die neuesten bahnbrechenden Forschungsergebnisse des Teams von Professor Wang Xiaohui vom State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Technology an der Tsinghua University.

Mit der Verbesserung der Umweltschutzanforderungen ist es zu einem weltweiten Konsens geworden, bleifreie piezoelektrische Keramiken (z. B. auf KNN-Basis) zu entwickeln, um herkömmliche giftige Materialien auf Bleibasis zu ersetzen. Bei der industriellen Massenproduktion von mehrschichtigen piezoelektrischen Aktoren ist es zur deutlichen Reduzierung der Herstellungskosten ein unvermeidlicher Trend, billige Innenelektroden aus Nickel (Ni) anstelle teurer Silber-Palladium-Elektroden (Ag-Pd) zu verwenden. Allerdings erfordern Nickelelektroden, dass die Keramik drin sein mussDas Sintern erfolgt unter einer reduzierenden Atmosphäre (extrem niedriger Sauerstoffpartialdruck), was leicht zu einer großen Anzahl von Sauerstofffehlstellen im Material führen kann, wodurch die piezoelektrische Leistung und die Temperaturstabilität beeinträchtigt werden. Das Team der Tsinghua-Universität stellte erfolgreich bleifreie, piezoelektrische Hochleistungskeramiken auf K1-xNaxNbO3-Basis her, die in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert wurden, und erzielte hervorragende piezoelektrische Eigenschaften (d33=326 pC/N).

🔬 Das „grimmige Auge“ für den Einblick in mikroskopische Defekte:Partulab (MatMeas) HDMS-1000Prüfsystem mit variabler Temperatur

Die Konzentration interner Sauerstofffehlstellen und der Leitmechanismus von in einer reduzierenden Atmosphäre gesinterten Keramiken sind äußerst komplex. Um den Unterschied in der Aktivierungsenergie zwischen Körnern und Korngrenzen bei hohen Temperaturen genau aufzudecken, muss das Forschungsteam bei extrem hohen Temperaturen über 300 °C eine äußerst präzise Messung des Impedanzspektrums durchführen.

In diesem Kerndatenerfassungsprozess hat das Team der Tsinghua-Universitätübernommen Partulab (MatMeas Bailibo)sHDMS-1000automatisches Prüfsystem mit variabler Temperatur (mit hochpräzisem LCR-Messgerät):

Extreme Stabilität bei ultrahohen Temperaturen:HDMS-1000Das variable Temperaturprüfsystem bietet eine äußerst präzise Temperaturfeldsteuerung für Proben. Mit Hilfe dieses Systems konnte das Forschungsteam die dynamische Entwicklung der komplexen Impedanz des Materials mit der Temperatur in einem Hochtemperaturbereich von bis zu 633 K ~ 713 K (ungefähr 360 °C ~ 440 °C) genau erfassen.

Genaue Aufdeckung des Defektmechanismus: Dank der beispiellosen Niederfrequenz-Entstörungsfähigkeit und Signalstabilität der Ausrüstung bei hohen Temperaturen gelang es dem Forschungsteam, die Aktivierungsenergie (Ea) von Körnern und Korngrenzen erfolgreich anzupassen. Kerndaten bestätigen direkt, dass die Anhäufung einer großen Anzahl von Sauerstofffehlstellen an Korngrenzen der Hauptgrund für die erhebliche Abnahme des Korngrenzenwiderstands bei hohen Temperaturen ist. Dies weist auf eine Schlüsselrichtung für die anschließende Kontrolle der Materialeigenschaften durch Defekt-Engineering hin.

Abbildung 6 veranschaulicht perfekt die glatte Impedanz-Halbkreiskurve, die im extrem hohen Temperaturbereich von 633 K – 713 K (ca. 360 °C – 440 °C) gemessen wurde. Die Daten werden vonerfasst Partulab (MatMeas) HDMS-1000Variables Temperatursystem mit präziser Temperaturregelung.

Abbildung 7 zeigt das Anpassungsdiagramm der Aktivierungsenergie (Ea) von Körnern und Korngrenzen. Die Daten werden vongenau erfasst Partulab (MatMeas) HDMS-1000System mit variabler Temperatur, das dem Forschungsteam dabei hilft, die Analyse von Hochtemperaturimpedanzen und Defektmechanismen perfekt zu realisieren.

Die Auswahl der Top-Universitäten, der Maßstab für extreme Tests

Von der präzisen Extraktion der Korngrenzen-Aktivierungsenergie bis hin zur perfekten Anpassung von Hochtemperatur-Impedanzspektren hat die wunderbare Präsentation des Teams der Tsinghua-Universität in führenden internationalen Fachzeitschriften erneut bestätigtMatMeas (Partulab/Partulab)Die herausragende Stärke elektrischer Hochtemperaturprüfgeräte im Bereich „Materialcharakterisierung für extreme Umgebungen“.

Ob es der Klassiker istHDMS-1000automatisches Temperaturwechselsystem oder eine neue Generation integrierterDMS-1000/HTS-1000Hochtemperatur-Dielektrisches-Impedanz-Thermometer,MatMeasWir sind stets bestrebt, den weltweit führenden wissenschaftlichen Forschern die höchsten Standards und die zuverlässigste Infrastruktur für elektrische Tests zur Verfügung zu stellen!

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🏷️ Zugehörige Prüfgeräte/zugehörige Instrumente:

• Automatisches dielektrisches Messsystem mit variabler Temperatur HDMS-1000/HTS-1000

📥 Paper-Download / Literatur-PDF:

• Phasenübergang, Mikrostruktur und elektrische Eigenschaften von Keramik auf K1-xNaxNbO3-Basis, gesintert in reduzierender Atmosphäre