Bailibo Testing discute con voi l'analisi delle tecnologie di polarizzazione ad alta tensione e ad alta temperatura

La polarizzazione ad alta tensione e la polarizzazione ad alta temperatura sono due importanti tecnologie di polarizzazione dei materiali nel campo della scienza dei materiali. Sono utilizzati principalmente nella preparazione e nell'ottimizzazione delle prestazioni di materiali funzionali come ceramiche piezoelettriche, materiali ferroelettrici e polimeri. Sebbene entrambi mirino a ottenere la disposizione direzionale dei domini elettrici all’interno del materiale, esistono differenze significative nel loro meccanismo d’azione e ambito di applicazione.

1. Principio della polarizzazione ad alta pressione

La polarizzazione ad alta pressione si riferisce al metodo tecnico per ottenere la polarizzazione applicando un ambiente ad alta pressione e introducendo gas plastificante (come l'anidride carbonica). Sotto alta pressione, il gas di anidride carbonica entra nel sistema polimerico e agisce come plastificante, abbassando così temporaneamente la temperatura di transizione vetrosa (Tg) del polimero. Quando la Tg scende a temperatura ambiente o inferiore, è possibile ottenere la polarizzazione del polimero con una Tg più elevata in condizioni relativamente blande. Una volta completata la polarizzazione, il gas nel sistema viene rimosso riducendo la pressione e il materiale ritorna al suo stato originale.

Il limite principale di questa tecnologia è che durante il processo di decompressione rapida, all'interno della pellicola possono formarsi grandi fori di volume libero, con conseguente scarsa stabilità dell'orientamento della polarizzazione alle alte temperature.

Test in situ ad alta temperatura

2. Principio della polarizzazione ad alta temperatura

La polarizzazione ad alta temperatura è un processo di polarizzazione in cui viene applicato un campo elettrico dopo aver riscaldato il materiale a una temperatura specifica (solitamente vicina alla temperatura di Curie del materiale). Per i materiali ceramici piezoelettrici, la temperatura di polarizzazione è solitamente compresa tra 100 e 150°C per ridurre efficacemente la resistenza alla rotazione del dominio elettrico. Il tempo di attesa è generalmente controllato a 10-30 minuti.

In ambienti ad alta temperatura, il campo coercitivo all'interno del materiale è significativamente ridotto, il che significa che è possibile ottenere una polarizzazione sufficiente con un'intensità del campo elettrico relativamente bassa. La ricerca sperimentale mostra che il coefficiente piezoelettrico longitudinale (d₃₃) del materiale è significativamente migliorato dopo la polarizzazione ad alta temperatura e l'effetto di polarizzazione è migliore della normale polarizzazione a temperatura. Va tuttavia notato che la stabilità della polarizzazione residua misurata nell'intervallo di temperature al di sotto della temperatura di Curie è relativamente scarsa.

3. Parametri tecnici chiave

I parametri principali del processo di polarizzazione includono il campo soglia di polarizzazione, il campo coercitivo, l'intensità di polarizzazione di saturazione (Ps), l'intensità di polarizzazione residua (Pr), ecc. Gli studi hanno dimostrato che quando il campo elettrico è inferiore a circa 150 V/mm, la polarizzazione completa non può essere raggiunta nemmeno al di sopra della temperatura di transizione di fase, indicando che il processo di polarizzazione richiede il raggiungimento di un'intensità di campo elettrico sufficiente.

IV. Campi di applicazione

La tecnologia di polarizzazione ad alta tensione e di polarizzazione ad alta temperatura è ampiamente utilizzata nella preparazione di sensori ceramici piezoelettrici, memorie ferroelettriche, driver e altri dispositivi elettronici e ha un importante valore applicativo e di ricerca scientifica nei campi della scienza dei materiali, dello stoccaggio e della conversione dell'energia.