Bailibo Testing обсуждает с вами анализ технологий высоковольтной поляризации и высокотемпературной поляризации

Поляризация высокого напряжения и поляризация при высоких температурах — две важные технологии поляризации материалов в области материаловедения. В основном они используются при подготовке и оптимизации характеристик функциональных материалов, таких как пьезоэлектрическая керамика, сегнетоэлектрики и полимеры. Хотя оба метода направлены на достижение направленного расположения электрических доменов внутри материала, существуют существенные различия в их механизме действия и сфере применения.

1. Принцип поляризации под высоким давлением

Поляризация под высоким давлением относится к техническому методу достижения поляризации путем применения среды высокого давления и введения пластифицирующего газа (например, диоксида углерода). Под высоким давлением углекислый газ попадает в полимерную систему и действует как пластификатор, тем самым временно снижая температуру стеклования (Tg) полимера. Когда Tg падает до комнатной температуры или ниже, поляризация полимера с более высокой Tg может быть достигнута в относительно мягких условиях. После завершения поляризации газ в системе удаляется за счет снижения давления, и материал возвращается в исходное состояние.

Основным ограничением этой технологии является то, что во время процесса быстрой декомпрессии внутри пленки могут образовываться большие отверстия свободного объема, что приводит к плохой высокотемпературной стабильности ориентации поляризации.

Высокотемпературное испытание на месте

2. Принцип высокотемпературной поляризации

Высокотемпературная поляризация — это процесс поляризации, при котором электрическое поле прикладывается после нагрева материала до определенной температуры (обычно близкой к температуре Кюри материала). Для пьезоэлектрических керамических материалов температура поляризации обычно находится в диапазоне 100-150°C, что позволяет эффективно снизить сопротивление вращению электрических доменов. Время выдержки обычно контролируют на уровне 10-30 минут.

В высокотемпературных средах коэрцитивное поле внутри материала значительно снижается, а это означает, что достаточная поляризация может быть достигнута при относительно низкой напряженности электрического поля. Экспериментальные исследования показывают, что продольный пьезоэлектрический коэффициент (d₃₃) материала значительно улучшается после высокотемпературной поляризации, а эффект поляризации лучше, чем при обычной температурной поляризации. Однако следует отметить, что стабильность остаточной поляризации, измеренная в интервале температур ниже температуры Кюри, сравнительно невысока.

3. Ключевые технические параметры

Основные параметры процесса поляризации включают пороговое поле поляризации, коэрцитивное поле, интенсивность поляризации насыщения (Ps), интенсивность остаточной поляризации (Pr) и т. д. Исследования показали, что, когда электрическое поле ниже примерно 150 В/мм, полная поляризация не может быть достигнута даже при температуре выше температуры фазового перехода, что указывает на то, что процесс поляризации требует достижения достаточной напряженности электрического поля.

IV. Области применения

Технологии высоковольтной поляризации и высокотемпературной поляризации широко используются при изготовлении пьезоэлектрических керамических датчиков, сегнетоэлектрических запоминающих устройств, драйверов и других электронных устройств и имеют важное научное исследовательское и прикладное значение в области материаловедения, хранения и преобразования энергии.