Tests Bailibo : tests de performances piézoélectriques à haute température des céramiques piézoélectriques

1. Contexte et signification de la détection

En tant que matériau fonctionnel important, les céramiques piézoélectriques sont largement utilisées dans les capteurs, les transducteurs, l'imagerie ultrasonique et d'autres domaines. Cependant, dans des scénarios d'application difficiles tels que l'aérospatiale, la surveillance des moteurs et le forage pétrolier, les céramiques piézoélectriques doivent souvent fonctionner pendant une longue période dans des environnements à haute température. La détection des performances piézoélectriques à haute température est donc cruciale.

2. Paramètres de test de base

Les tests de performances piézoélectriques à haute température se concentrent principalement sur les paramètres clés suivants :

Constante piézoélectrique d33 : reflète la capacité de couplage électromécanique des céramiques piézoélectriques dans la direction de polarisation et constitue l'indicateur principal pour évaluer les performances piézoélectriques. La céramique piézoélectrique d33 de qualité industrielle est généralement ≥ 300 pC/N, et la qualité médicale peut atteindre plus de 500 pC/N.

Température de Curie Tc : lorsque la température ambiante dépasse la température de Curie, la structure cristalline céramique passe d'une configuration asymétrique à une configuration symétrique et les propriétés piézoélectriques disparaissent complètement. La température de Curie des céramiques PZT traditionnelles est d'environ 195-365°C, et le nouveau système BS-PT peut atteindre 450°C.

Coefficient de couplage électromécanique kp : Caractérise l'efficacité de conversion d'énergie entre les matériaux piézoélectriques et les systèmes mécaniques. Le mode radial nécessite généralement ≥0,60.

Propriétés diélectriques : y compris la constante diélectrique et la perte diélectrique.

3. Normes et méthodes de test

La norme nationale GB/T 3389-2008 « Méthodes de test de performance des matériaux céramiques piézoélectriques » Test des paramètres de performance » stipule le processus de test du système :

Test de température de Curie : utilisez un analyseur d'impédance pour mesurer le point de mutation de permittivité afin de déterminer

Test de constante piézoélectrique : calculez la fraction de déplacement électrique par la méthode quasi-statique Quantité

Test de performance diélectrique : utilisez un pont Xilin haute tension pour mesurer la permittivité relative libre et la tangente de l'angle de perte diélectrique

Test de coefficient pyroélectrique : utilisez la méthode d'intégration de charge pour mesurer le changement de polarisation résiduelle avec la température

4. Configuration de l'équipement de test

Les tests de performances piézoélectriques à haute température nécessitent un équipement professionnel :

Plate-forme de test à haute température : analyseur d'impédance de précision : quasi-statique compteur piézoélectrique : analyseur ferroélectrique, etc.

5. Défi de stabilité à haute température

La recherche montre que la structure de phase et la structure de domaine des céramiques piézoélectriques sont étroitement liées à la température. Dans les environnements à haute température, l'augmentation de la concentration de lacunes en oxygène entraînera une dégradation des performances piézoélectriques. plus de 91 % de la constante piézoélectrique initiale à 650 °C.

6. Domaines d'application

Les tests de performances piézoélectriques à haute température servent principalement :

Conception de capteurs et d'actionneurs à haute température, système de surveillance de l'environnement thermique aérospatial, développement de capteurs de système de sécurité nucléaire, équipement de détection de fond de forage pétrolier, etc. environnements. L'exactitude des résultats de ses tests affecte directement les performances et la durée de vie des équipements associés.