Bailibo 試験: 圧電セラミックスの高温圧電性能試験

1.検出の背景と意義

圧電セラミックスは重要な機能性材料として、センサー、トランスデューサー、超音波イメージングなどの分野で広く使用されています。ただし、航空宇宙、エンジン監視、石油掘削などの過酷なアプリケーション シナリオでは、圧電セラミックスは高温環境で長時間使用される必要があることが多いため、高温での圧電性能の検出は非常に重要です。

2.主要な試験パラメータ

高温圧電性能試験では、主に次の重要なパラメータに焦点を当てます。

圧電定数 d33: 分極方向における圧電セラミックスの電気機械結合能力を反映し、圧電性能を評価するための中心的な指標です。工業グレードの圧電セラミック d33 は通常 ≥300pC/N であり、医療グレードでは 500pC/N 以上に達する場合があります。

キュリー温度 Tc: 周囲温度がキュリー温度を超えると、セラミックスの結晶構造が非対称構造から対称構造に変化し、圧電特性が完全に消失します。従来の PZT セラミックのキュリー温度は約 195 ～ 365°C ですが、新しい BS-PT システムは 450°C に達することができます。

電気機械結合係数 kp: 圧電材料と機械システム間のエネルギー変換効率を特徴付けます。放射状モードでは通常 ≥0.60 が必要です。

誘電特性: 誘電率と誘電損失を含みます。

3.試験基準と方法

国家基準 GB/T 3389-2008「圧電セラミック材料の性能試験方法」性能パラメータの試験」では、システムの試験プロセスが規定されています。

キュリー温度試験: インピーダンス アナライザを使用して、誘電率の突然変異点を測定して決定します。

圧電定数試験: 準静電気を介して電気変位分率を計算します。方法 数量

誘電性能試験: 高電圧ザイリンブリッジを使用して、自由比誘電率と誘電損失角正接を測定します。

焦電係数試験: 電荷積分法を使用して、温度による残留分極の変化を測定します。

4. 試験装置の構成

高温圧電性能試験には、専門的な機器が必要です。

高温試験プラットフォーム: 高精度インピーダンスアナライザー: 準静的圧電メーター: 強誘電体アナライザーなど

5. 高温安定性の課題

研究により、圧電セラミックスの相構造とドメイン構造は温度と密接に関係しており、Bi4Ti3-2xNbxTa3O12 などの新しいドープ材料では圧電性能が低下することが示されています。高温でも優れた安定性を示し、650℃でも初期の圧電定数の 91% 以上を維持できます。

6. 応用分野

高温圧電性能試験は主に次の用途に役立ちます。

高温センサーおよびアクチュエータの設計、航空宇宙の熱環境監視システム、原子力安全システムのセンサー開発、石油掘削ダウンホール検出装置など。高温圧電性能試験は重要な保証です。圧電セラミックが高温環境で確実に動作することを保証するため、そのテスト結果の精度は関連機器の性能と寿命に直接影響します。