Universidade de Tsinghua publica artigo em revista importante! O sistema de teste de alta temperatura MatMeas/Bailibo facilita grandes avanços no mecanismo de cerâmica piezoelétrica sem chumbo

Recentemente, a principal revista acadêmica internacional na área de ciência dos materiais"Jornal da Sociedade Americana de Cerâmica"(Journal of the American Ceramic Society) publicou os mais recentes resultados de pesquisa inovadores da equipe do professor Wang Xiaohui do Laboratório Estatal de Nova Cerâmica e Tecnologia Fina da Universidade de Tsinghua.

Com a melhoria dos requisitos de proteção ambiental, tornou-se um consenso global o desenvolvimento de cerâmicas piezoelétricas sem chumbo (como as baseadas em KNN) para substituir os tradicionais materiais tóxicos à base de chumbo. Na produção industrial em massa de atuadores piezoelétricos multicamadas, a fim de reduzir significativamente os custos de fabricação, é uma tendência inevitável usar eletrodos internos de níquel (Ni) baratos para substituir eletrodos caros de prata-paládio (Ag-Pd). No entanto, os eletrodos de níquel exigem que a cerâmica esteja emA sinterização é realizada sob atmosfera redutora (pressão parcial de oxigênio extremamente baixa), o que pode facilmente levar a um grande número de defeitos de vacância de oxigênio dentro do material, deteriorando assim o desempenho piezoelétrico e a estabilidade de temperatura. A equipe da Universidade de Tsinghua preparou com sucesso cerâmicas piezoelétricas sem chumbo de alto desempenho baseadas em K1-xNaxNbO3 sinterizadas em uma atmosfera redutora e alcançou excelentes propriedades piezoelétricas (d33 = 326 pC/N).

🔬 O "olho feroz" para insights sobre defeitos microscópicos:Partulab (MatMeas) HDMS-1000Sistema de teste de temperatura variável

A concentração do defeito interno de vacância de oxigênio e o mecanismo condutor da cerâmica sinterizada em atmosfera redutora são extremamente complexos. A fim de revelar com precisão a diferença na energia de ativação entre os grãos e os limites dos grãos em altas temperaturas, a equipe de pesquisa deve realizar uma varredura do espectro de impedância de altíssima precisão em temperaturas extremamente altas acima de 300°C.

Neste processo central de coleta de dados, a equipe da Universidade de Tsinghua adotouPartulab (MatMeas Bailibo)'sHDMS-1000sistema automático de teste de temperatura variável (com medidor LCR de alta precisão):

Estabilidade extrema em temperaturas ultra-altas:HDMS-1000O sistema de teste de temperatura variável fornece controle de campo de temperatura extremamente preciso para amostras. Com a ajuda deste sistema, a equipe de pesquisa capturou com precisão a evolução dinâmica da impedância complexa do material com temperatura em uma faixa de alta temperatura de até 633 K ~ 713 K (aproximadamente 360°C ~ 440°C).

Revelando com precisão o mecanismo de defeito: Graças à incomparável capacidade anti-interferência de baixa frequência do equipamento e à estabilidade do sinal em altas temperaturas, a equipe de pesquisa ajustou com sucesso a energia de ativação (Ea) de grãos e limites de grãos. Dados importantes confirmam diretamente que o acúmulo de um grande número de vacâncias de oxigênio nos limites dos grãos é a principal razão para a diminuição substancial na resistividade dos limites dos grãos em altas temperaturas. Isto aponta uma direção chave para o controle subsequente das propriedades dos materiais através da engenharia de defeitos.

A Figura 6 ilustra perfeitamente a curva de semicírculo de impedância suave medida na faixa de temperatura extremamente alta de 633 K - 713 K (aproximadamente 360°C-440°C). Os dados são coletados porPartulab (MatMeas) HDMS-1000sistema de temperatura variável com controle preciso de temperatura.

A Figura 7 mostra o diagrama de ajuste da energia de ativação (Ea) dos grãos e limites dos grãos. Os dados são coletados com precisão porPartulab (MatMeas) HDMS-1000sistema de temperatura variável, ajudando a equipe de pesquisa a realizar perfeitamente a impedância de alta temperatura e a análise do mecanismo de defeito.

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Da extração precisa da energia de ativação dos limites de grão ao ajuste perfeito dos espectros de impedância de alta temperatura, a maravilhosa apresentação da equipe da Universidade de Tsinghua nas principais revistas internacionais confirmou mais uma vezMatMeas (Partulab/Partulab)A excelente resistência dos equipamentos de teste elétrico de alta temperatura no campo de "caracterização de materiais para ambientes extremos".

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