Ceramiczne materiały piezoelektryczne

• Autorzy: Kaszuwara W.

Warianty tytułu

EN

Ceramic piezoelectric materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ceramiczne materiały piezoelektryczne przetwarzają energię elektryczną w mechaniczną i odwrotnie. Pod wpływem pola elektrycznego, materiały te wykazują odkształcenia dochodzące do 0,15% (monokryształy do 1,7%), a energia związana z odkształceniem wynosi 10^2 ÷ 10^3 J/m3. Częstotliwość pracy może wynosić 10^5 Hz. Ceramiczne materiały piezoelektryczne znalazły wiele zastosowań w nowoczesnych dziedzinach techniki, np. automatyka, mikromanipulacja, techniki pomiarowe, medycyna (diagnostyczne techniki ultradźwiękowe). Wśród licznych materiałów ceramicznych wykazujących właściwości piezoelektryczne największe znaczenie mają materiały ferroelektryczne: tytanian baru. tytanian ołowiu, nioban ołowiu i magnezu, a zwłaszcza cyrkonian-tytanian ołowiu (tzw. ceramika PZT). Ceramiczne materiały piezoelektryczne wytwarza się metodami typowymi dla ceramiki, wychodząc od prostych substancji np. tlenków. Znany jest również sposób otrzymywania tych materiałów metodą zol-żel. W wielu zastosowaniach poważną wadą ceramiki piezoelektrycznej jest jej kruchość, dlatego wiele prac poświęca się obecnie kompozytom o właściwościach piezoelektrycznych. Wśród wielu kierunków prac badawczych prowadzonych nad ceramicznymi materiałami piezoelektrycznymi, szczególnie ważne są badania materiałów bezołowiowych o właściwościach zbliżonych do właściwości ceramiki PZT. Innymi ważnymi obszarami badań są: wytwarzanie monokryształów oraz prace nad materiałami o szczególnej mikrostrukturze - posiadającymi teksturę lub gradient struktury.

EN

Ceramic piezoelectric materials convert reversibly electric energy into mechanical energy. In the presence of electric field piezoelectric materials exhibit deformations up to 0.15% (for single crystals up to 1.7%). The deformation energy is in the range of 10^2 ÷ 10^3 J/m3 and working frequency can reach 10^5 Hz. Ceramic piezoelectric materials find applications in many modern disciplines such as: automatics, micromanipulation, measuring techniques, medical diagnostics and many others. Among the variety of ceramic piezoelectric materials the most important appear to be ferroelectric materials such as lead zirconate titanate so called PZT ceramics. Ceramic piezoelectric materials can be processed by methods widely applied for standard ceramics, i.e. starting from simple precursors e.g. oxides. Application of sol-gel method has also been reported. Substantial drawback for many applications of piezoelectric ceramics is their britlleness, thus much effort is currently being put in the development of piezoelectric composite materials. Other important research directions in the field of ceramic piezoelectric materials comprise development of lead free materials, which can exhibit properties similar to the PZT ceramics. Among other directions one has to state processing of single crystals and materials having texture or gradient structure.

Słowa kluczowe

PL

materiały piezoelektryczne ceramiczne; piezoelektryczność; materiały piezoelektryczne; ceramika piezoelektryczna; kompozyty piezoelektryczne; materiały inteligentne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 2
• Strony: 65--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Pramod K. Sharma, Ounaies Z., Yaradan V. V., Yaradan V. K.: Dielectric and piezoelectric properties of microwaye sintered PZT, Smart Mater. Stmct., 10 (2001) 878
• [2] Kholkin A., Jadidian B., Safari A.: Ceramics, piezoelectric and electrostrictive, Encyclopedia of Smart Materials, Mel Schwartz, wyd. Wiley and Sons Inc., Nowy Jork 2002, s. 139
• [3] Sinkó K., Fel K., Rohonczy J., Hiising N.: Chemical processing of new piezoelectric materials, Smart Mater. Struct., 10 (2001) 1078
• [4] Jordan T. L., Ounaies Z.: Characterization of piezoelectric ceramic materials, w [2]. s. 162
• [5] Xinhua Zhu, Actuators, piezoelectric ceramic, functional gradient, w [2], s. l
• [6] Jinhao Qiu, Junji Tani, Yoshimasa Komayashi, Tae Young Um: Fabrication of piezoelectric ceramic fibers by extrusion of Pb(Zr, Ti)O3 powder and Pb(Zr, Ti)O3 soi mixture, Smart Mater. Struct., 12(2003)331
• [7] Jinhao Qiu, Junji Tani, Toshiyuki Ueno, Teppei Morita, Hirofumi Takahashi, Hejun Du: Fabrication and high durability of functionally graded piezoelectric bending actuators, Smart Mater. Struct., 12(2003)115
• [8] Jnquan Cheng, Caifu Qian, Minghao Zhao, Ricky Lee S. W.: Pin Tong, Tong-Yi Zhang, Effects of electric field on the bending behayiour of PZT-5H piezoelectric laminates, Smart Mater. Struct., 9(2000)824
• [9] Kwang-Ho Shin, Mitsuteru Inoue, Ken-Ichi Arai, Elastically coupled magneto-electric elements with highly magnetostrictive amorphous films and PZT substrates, Smart Mater. Struct, 9(2000)357
• [10] Joon Yoon K., Seokjun Shin, Hoon C Park. Nam Seo Goo, Design and manufacture of a lightweight piezo-composite curved acruator, Smart Mater. Struct., 11(2002)163