L'Université Tsinghua publie un article dans un journal de premier plan ! Le système de test à haute température MatMeas/Bailibo facilite des avancées majeures dans le mécanisme des céramiques piézoélectriques sans plomb
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Récemment, la principale revue académique internationale dans le domaine de la science des matériaux"Journal de la Société américaine de céramique"(Journal of the American Ceramic Society) a publié les derniers résultats de recherche révolutionnaires de l'équipe du professeur Wang Xiaohui du State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Technology de l'Université Tsinghua.
📖 Référence littéraire :
Titre :Transition de phase, microstructure et propriétés électriques de la céramique à base de K1-xNaxNbO3 frittée en atmosphère réductrice
Revue : Journal de la Société américaine de céramique
Équipe de recherche :Groupe du professeur Xiaohui Wang, Laboratoire clé d'État des nouvelles céramiques et de la transformation fine, École de science et d'ingénierie des matériaux, Université Tsinghua
Lien DOI : 10.1111/jace.16231
Avec l'amélioration des exigences en matière de protection de l'environnement, il est devenu un consensus mondial pour développer des céramiques piézoélectriques sans plomb (telles que celles à base de KNN) pour remplacer les matériaux toxiques traditionnels à base de plomb. Dans la production industrielle de masse d'actionneurs piézoélectriques multicouches, afin de réduire considérablement les coûts de fabrication, il est inévitable d'utiliser des électrodes internes en nickel (Ni) bon marché pour remplacer les électrodes coûteuses en argent-palladium (Ag-Pd). Cependant, les électrodes en nickel nécessitent que la céramique soit enLe frittage est effectué sous atmosphère réductrice (pression partielle d'oxygène extrêmement faible), ce qui peut facilement conduire à un grand nombre de défauts de manque d'oxygène à l'intérieur du matériau, détériorant ainsi les performances piézoélectriques et la stabilité de la température. L’équipe de l’Université Tsinghua a préparé avec succès des céramiques piézoélectriques sans plomb hautes performances à base de K1-xNaxNbO3 frittées dans une atmosphère réductrice et ont obtenu d’excellentes propriétés piézoélectriques (d33 = 326 pC/N).
🔬 L'œil féroce pour mieux comprendre les défauts microscopiques :Partulab (MatMeas) HDMS-1000Système de test à température variable
La concentration des défauts de lacune interne en oxygène et le mécanisme conducteur des céramiques frittées dans une atmosphère réductrice sont extrêmement complexes. Afin de révéler avec précision la différence d’énergie d’activation entre les grains et leurs joints à haute température, l’équipe de recherche doit effectuer un balayage du spectre d’impédance de très haute précision à des températures extrêmement élevées supérieures à 300°C.
Dans ce processus de collecte de données de base, l'équipe de l'Université Tsinghua a adoptéPartulab (MatMeas Bailibo)'sHDMS-1000système de test automatique à température variable (avec compteur LCR de haute précision):
Stabilité extrême à ultra-haute température:HDMS-1000Le système de test à température variable permet un contrôle extrêmement précis du champ de température pour les échantillons. À l'aide de ce système, l'équipe de recherche a capturé avec précision l'évolution dynamique de l'impédance complexe du matériau avec la température dans une plage de températures élevées allant jusqu'à 633 K ~ 713 K (environ 360 °C ~ 440 °C).
Révéler avec précision le mécanisme du défaut: grâce à la capacité anti-interférence basse fréquence inégalée de l'équipement et à la stabilité du signal à haute température, l'équipe de recherche a réussi à ajuster l'énergie d'activation (Ea) des grains et des joints de grains. Les données fondamentales confirment directement que l'accumulation d'un grand nombre de lacunes en oxygène aux joints de grains est la principale raison de la diminution substantielle de la résistivité des joints de grains à haute température. Cela indique une direction clé pour le contrôle ultérieur des propriétés des matériaux grâce à l’ingénierie des défauts.
La figure 6 illustre parfaitement la courbe en demi-cercle d'impédance lisse mesurée dans la plage de températures extrêmement élevées de 633 K à 713 K (environ 360 ℃ à 440 ℃). Les données sont collectées parPartulab (MatMeas) HDMS-1000système de température variable avec contrôle précis de la température.
La figure 7 montre le diagramme d'ajustement de l'énergie d'activation (Ea) des grains et des joints de grains. Les données sont collectées avec précision parPartulab (MatMeas) HDMS-1000système à température variable, aidant l'équipe de recherche à réaliser parfaitement l'analyse de l'impédance à haute température et des mécanismes de défauts.
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De l’extraction précise de l’énergie d’activation des joints de grains à l’ajustement parfait des spectres d’impédance à haute température, la merveilleuse présentation de l’équipe de l’Université Tsinghua dans les meilleures revues internationales a une fois de plus confirméMatMeas (Partulab/Partulab)La résistance exceptionnelle des équipements de test électrique à haute température dans le domaine de la « caractérisation des matériaux dans des environnements extrêmes ».
Que ce soit le classiqueHDMS-1000système de changement de température automatique, ou une nouvelle génération de système plus intégréDMS-1000/HTS-1000Thermomètre à impédance diélectrique haute température,MatMeasNous nous engageons toujours à fournir les normes les plus élevées et l'infrastructure de tests électriques la plus fiable aux meilleurs chercheurs scientifiques du monde !
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