분석: 고온 압전 세라믹
고온 압전 세라믹에는 알칼리 금속 니오브산염, 텅스텐 청동 구조, 페로브스카이트 구조 및 비스무트 층 구조가 포함됩니다. 퀴리 온도는 일반적으로 900℃ 이하로 항공우주 등 초고온 분야의 특별한 요구를 충족시키지 못합니다. 따라서 초고온 압전 세라믹을 연구하는 것은 매우 중요하다.
초고온 압전 세라믹은 퀴리 온도가 900℃ 이상인 재료를 말합니다. 현재 고성능, 초고 퀴리온도를 갖는 압전 세라믹 재료 시스템에 대한 연구가 국내외에서 진행되고 있으며, 초고 퀴리 온도(TC)와 안정성이 좋은 압전 세라믹 재료의 개발이 하나가 되었다. 현재 연구 핫스팟 중 하나입니다.
1. 페로브스카이트 구조의 고온 압전 세라믹 소재
순수한 티탄산 납은 상온에서 정방정계 페로브스카이트 구조로 유전 상수가 작고 압전 특성이 높으며 압전 이방성이 크고 퀴리 온도(TC=490℃)가 높으므로 고온 작업에 적합합니다. 그러나 순수 티탄산 납 세라믹은 소결이 어렵기 때문에 결정이 퀴리점을 통과하여 냉각되면 내부 응력의 작용으로 스스로 균열이 생기기 쉽습니다. 축비가 크면 보자력장이 커지고 분극이 어려워집니다. 따라서 많은 연구자들은 이 문제를 해결하기 위해 도핑을 이용해 고체 용융물을 형성하고 좋은 연구 결과를 얻었습니다.
납(Zr, 티)O3(PZT) 압전 세라믹 소재는 우수한 압전 특성으로 인해 가장 널리 사용되고 성공적인 압전 세라믹 소재 중 하나입니다. 압전 액추에이터, 센서, 필터, 마이크로 디스플레이서, 압전 자이로스코프 및 기타 전자 부품을 만드는 데 널리 사용되었습니다.
지르코늄과 티타늄의 몰비가 Zr:티=53:47일 때, PZT는 3상과 4상 사이의 MPB 영역에 위치합니다. 이때 재료의 철전압과 전기적 성질은 좋아지나 퀴리점이 약 330℃로 안전한 사용온도가 낮아 적용이 저온영역에만 국한될 수 있다. 연구에 따르면 ABO3 페로브스카이트 구조와 더 높은 퀴리점을 갖는 화합물은 PZT와 함께 다성분 고용체를 형성하여 구조적 상 변화 없이 더 높은 온도 범위에서 압전 특성을 안정적으로 유지할 수 있는 것으로 나타났습니다.
2. 텅스텐 청동 구조 고온 압전 세라믹
텅스텐 청동 압전 세라믹은 큰 자발 분극, 높은 퀴리 온도, 낮은 압전 유전 상수 및 큰 광학 비선형 특성을 지닌 유망한 전기 광학 결정 재료의 일종입니다. 또한 니오브산 텅스텐 청동 구조 화합물은 중요한 고온 압전 세라믹 재료로 많은 주목을 받고 있습니다. PbNb2O6는 정방정계 텅스텐 청동 구조를 갖고 있으며 퀴리 온도가 높고(TC=570℃) 품질 계수 Qm이 낮으며 퀴리점에 접근할 때 탈분극이 쉽지 않습니다. d33/d31 값이 크고 세로 전기 기계 결합 계수가 가로 및 평면 전기 기계 결합 계수보다 훨씬 크기 때문에 고온 내성 변환기를 준비하는 데 특히 적합합니다.
납 메타니오베이트는 응용 가능성이 높습니다. 텅스텐 청동 구조를 가진 강유전체에는 여러 종류가 있습니다. 높은 퀴리점을 갖는 텅스텐 청동 구조를 갖는 강유전체에 대한 추가 수정 및 이론적 연구는 우수한 성능을 갖는 텅스텐 청동 구조를 갖는 고온 압전 세라믹을 얻는 중요한 방법입니다.
3. 비스무트 적층 구조 고온 압전 세라믹 재료
BLSF(비스무트 층 구조 강유전체)는 화학식 (Bi2O3) 2+-(오전-1BMO3M+1) 2-를 갖는 잠재적인 무연 고온 압전 세라믹 재료입니다. 지르콘 티탄산 납 세라믹과 비교하여 BLSF는 낮은 유전 상수, 소결 온도 및 노화 속도, 높은 저항률, 기계적 결합 계수의 명백한 이방성, 높은 퀴리 온도(TC)의 특성을 가지고 있습니다.>500℃), 공진 주파수의 시간 및 온도 안정성이 우수하므로 이러한 종류의 재료는 특히 고온 및 고주파 분야에서 필터 및 압전 장치를 만드는 데 적합합니다.
고온 압전 세라믹 재료의 응용은 전망이 매우 넓으며 국내외에서도 뜨거운 연구 주제입니다. 고온 압전 세라믹 재료로서 압전성에 영향을 미치기 위해 더 높은 온도에서 구조적 변형을 겪어서는 안 되며, 다양한 성능 매개변수가 우수한 고온 서비스 특성을 가지므로 고온 상태에서 안정적이고 안정적으로 작동합니다. 오랫동안. 동시에 전자 부품의 소형화 및 집적화 추세에 따라 고온 압전 박막 재료도 향후 연구 핫스팟이 될 것입니다.
