清華大学がトップジャーナルに論文を掲載！ MatMeas/Bailibo 高温試験システムは、鉛フリー圧電セラミックスのメカニズムにおける大きな進歩を促進します

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清華大学がトップジャーナルに論文を掲載！ MatMeas/Bailibo 高温試験システムは、鉛フリー圧電セラミックスのメカニズムにおける大きな進歩を促進します

最近、材料科学分野のトップ国際学術誌「アメリカセラミック協会誌」(Journal of the American Ceramic Society) は、清華大学ニューセラミックス・ファインテクノロジー国家重点研究所の王暁輝教授のチームによる最新の画期的な研究結果を発表しました。

📖 参考文献:

タイトル:還元雰囲気中で焼結した K1-xNaxNbO3 系セラミックスの相転移、微細構造および電気特性
日記: アメリカセラミック協会誌
研究チーム:Xiaohui Wang 教授のグループ、清華大学材料科学工学院ニューセラミックスおよび微細加工国家重点実験室
DOI リンク: 10.1111/jace.16231

環境保護要件の改善に伴い、従来の有毒な鉛ベースの材料に代わる鉛フリーの圧電セラミックス (KNN ベースなど) を開発することが世界的なコンセンサスになりました。積層圧電アクチュエータの工業的量産においては、製造コストを大幅に削減するために、高価な銀パラジウム（Ag-Pd）電極の代わりに安価なニッケル（Ni）内部電極を使用することが避けられない傾向となっています。ただし、ニッケル電極ではセラミックが中にある必要があります。焼結は還元雰囲気（極めて低い酸素分圧）で行われるため、材料内部に酸素空孔欠陥が多数発生しやすく、圧電性能や温度安定性が低下します。清華大学のチームは、還元雰囲気中で焼結したK1-xNaxNbO3ベースの高性能鉛フリー圧電セラミックスの作製に成功し、優れた圧電特性(d33=326pC/N)を達成した。

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🔬 微細な欠陥を洞察するための「鋭い目」:Partulab (MatMeas) HDMS-1000可変温度試験システム

還元雰囲気中で焼結されたセラミックスの内部酸素空孔欠陥濃度と導電機構は非常に複雑です。高温における粒子と粒界の活性化エネルギーの違いを正確に明らかにするために、研究チームは300℃を超える超高温で極めて高精度のインピーダンススペクトルスキャンを実行する必要があります。

この中核となるデータ収集プロセスで、清華大学チームはを採用しました。 Partulab (MatMeas Bailibo)のHDMS-1000自動可変温度試験システム（高精度LCRメーター付き）:

超高温における極めて高い安定性:HDMS-1000可変温度試験システムは、サンプルに対して非常に正確な温度場制御を提供します。このシステムの助けを借りて、研究チームは、最大633 K〜713 K（約360°C〜440°C）の高温範囲で、温度に伴う材料の複素インピーダンスの動的な変化を正確に捕捉しました。

欠陥メカニズムを正確に明らかに: この装置の比類のない低周波抗干渉能力と高温での信号安定性のおかげで、研究チームは粒子と粒界の活性化エネルギー (Ea) を適合させることに成功しました。ハードコアデータは、粒界における多数の酸素空孔の蓄積が、高温での粒界抵抗率の大幅な低下の中心的な理由であることを直接裏付けています。これは、欠陥工学によるその後の材料特性の制御の重要な方向性を示しています。

Figure 6 - 不同温度下测量的阻抗谱 (Impedance spectra measured at different temperatures)

図6は、633 K～713 K（約360℃～440℃）の極めて高い温度範囲で測定された滑らかなインピーダンス半円曲線を完全に示しています。データはによって収集されます。 Partulab (MatMeas) HDMS-1000正確な温度制御を備えた可変温度システム。

Figure 7 - 活化能拟合图 (Activation energy of grain and grain boundary)

図 7 に、粒子と粒界の活性化エネルギー (Ea) フィッティング図を示します。データはによって正確に収集されます。 Partulab (MatMeas) HDMS-1000可変温度システムは、研究チームが高温インピーダンスと欠陥メカニズムの分析を完璧に実現するのに役立ちます。

トップ大学の選択、極限テストのベンチマーク

粒界活性化エネルギーの正確な抽出から高温インピーダンススペクトルの完璧なフィッティングに至るまで、主要な国際ジャーナルにおける清華大学チームの素晴らしい発表により、が再び確認されました。 MatMeas (Partulab/Partulab)「極限環境材料の特性評価」分野における高温電気試験装置として抜群の威力を発揮します。

古典的かどうかHDMS-1000自動温度変更システム、またはより統合された新世代のシステムDMS-1000/HTS-1000高温誘電体インピーダンス温度計、MatMeas当社は常に、世界トップの科学研究者に最高水準で最も信頼性の高い電気試験インフラを提供することに尽力しています。

さらにハイエンドの誘電体インピーダンス試験ソリューションを探索するには、こちらをご覧ください。MatMeas公式ウェブサイトまたは当社の技術専門家にお問い合わせください。

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