Test Bailibo: test delle prestazioni piezoelettriche ad alta temperatura di ceramiche piezoelettriche

1. Contesto e significato del rilevamento

In quanto importante materiale funzionale, la ceramica piezoelettrica è ampiamente utilizzata in sensori, trasduttori, imaging a ultrasuoni e altri campi. Tuttavia, in scenari applicativi difficili come quelli aerospaziali, di monitoraggio dei motori e di trivellazione petrolifera, le ceramiche piezoelettriche spesso devono funzionare in ambienti ad alta temperatura per lungo tempo, quindi il rilevamento delle prestazioni piezoelettriche ad alta temperatura è fondamentale.

2. Parametri principali del test

I test delle prestazioni piezoelettriche ad alta temperatura si concentrano principalmente sui seguenti parametri chiave:

Costante piezoelettrica d33: riflette la capacità di accoppiamento elettromeccanico delle ceramiche piezoelettriche nella direzione della polarizzazione ed è l'indicatore principale per valutare le prestazioni piezoelettriche. La ceramica piezoelettrica d33 di grado industriale è solitamente ≥ 300 pC/N, mentre quella di grado medico può raggiungere più di 500 pC/N.

Temperatura Curie Tc: Quando la temperatura ambiente supera la temperatura Curie, la struttura cristallina della ceramica cambia da una configurazione asimmetrica a una configurazione simmetrica e le proprietà piezoelettriche scompaiono completamente. La temperatura Curie della tradizionale ceramica PZT è di circa 195-365°C e il nuovo sistema BS-PT può raggiungere i 450°C.

Coefficiente di accoppiamento elettromeccanico kp: caratterizza l'efficienza di conversione energetica tra materiali piezoelettrici e sistemi meccanici. La modalità radiale richiede solitamente ≥0,60.

Proprietà dielettriche: inclusa la costante dielettrica e la perdita dielettrica.

3. Standard e metodi di test

Lo standard nazionale GB/T 3389-2008 "Metodi di test delle prestazioni dei materiali ceramici piezoelettrici" Test dei parametri di prestazione" stabilisce il processo di test del sistema:

Test della temperatura di Curie: utilizzare un analizzatore di impedenza per misurare il punto di mutazione della permettività per determinare

Test della costante piezoelettrica: calcolare la frazione di spostamento elettrico attraverso il metodo quasi statico Quantità

Prestazioni dielettriche test: utilizzare un ponte Xilin ad alta tensione per misurare la permettività relativa libera e la tangente dell'angolo di perdita dielettrica

Test del coefficiente piroelettrico: utilizzare il metodo di integrazione della carica per misurare la variazione della polarizzazione residua con la temperatura

4. Configurazione dell'attrezzatura di test

Il test delle prestazioni piezoelettriche ad alta temperatura richiede attrezzature professionali:

Piattaforma di test ad alta temperatura: analizzatore di impedenza di precisione: contatore piezoelettrico quasi statico: analizzatore ferroelettrico, ecc.

5. La sfida della stabilità alle alte temperature

La ricerca mostra che la struttura di fase e la struttura dei domini delle ceramiche piezoelettriche sono strettamente correlate alla temperatura. In ambienti ad alta temperatura, l'aumento della concentrazione di posti vacanti di ossigeno causerà il decadimento delle prestazioni piezoelettriche. Nuovi materiali drogati come Bi4Ti3-2xNbxTa3O12 mostrano un'eccellente stabilità alle alte temperature e possono ancora mantenere più del 91% della costante piezoelettrica iniziale. 650°C.

6. Campi di applicazione

I test delle prestazioni piezoelettriche ad alta temperatura servono principalmente:

Progettazione di sensori e attuatori ad alta temperatura, sistemi di monitoraggio dell'ambiente termico aerospaziale, sviluppo di sensori di sistemi di sicurezza nucleare, apparecchiature di rilevamento di pozzi petroliferi, ecc. I test delle prestazioni piezoelettriche ad alta temperatura sono una garanzia fondamentale per garantire che la ceramica piezoelettrica funzioni in modo affidabile in ambienti ad alta temperatura. L'accuratezza dei risultati dei test influisce direttamente sulle prestazioni e sulla durata dei relativi attrezzatura.