Пьезоэлектрический керамический материал



Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал
Пьезоэлектрический керамический материал

Владельцы патента RU 2680155:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано в вычислительной технике для создания матриц памяти запоминающих устройств. Техническим результатом изобретения является снижение коэрцитивной силы при сохранении достаточно высоких значений пьезоэлектрических параметров, в том числе точки Кюри не ниже 300°С. Указанный результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbTiO3, PbZrO3, PbW1/2Cd1/2O3, дополнительно содержит PbW3/5Li2/5O3 и Yb2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbTiO3 36,19-36,58, PbZrO3 55,39–55,99, PbW1/2Cd1/2O3 2,43-2,80, PbW3/5Li2/5O3 4,66-5,00, Yb2O3 0,36-0,60. 3 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано в вычислительной технике для создания матриц памяти, в сдвиговых регистрах, сенсорах, фильтрах, актюаторах, устройствах нано- и микросистемной техники.

Известен в отечественной промышленности серийный материал ЦТС-19 [1].

Однако, этот материал обладает большой коэрцитивной силой, ведущей к высокому напряжению записи.

Известен состав в системе [2].

Состав обладает достаточно низкой коэрцитивной силой , однако имеет невысокую температуру Кюри , что ведёт к снижению температурной стабильности коэрцитивной силы .

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению, который может быть принят за прототип является материал [3], представляющий собой трехкомпонентную систему, содержащую при следующем соотношении компонентов, вес. % :

или в сложных оксидах при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Однако, составы этого материала с высоким коэффициентом электромеханической связи и высокой температурой Кюри имеют достаточно высокую коэрцитивную силу

Техническим результатом изобретения является снижение коэрцитивной силы при сохранении температуры Кюри не ниже 300°С и достаточно высоких значений электрофизических параметров .

Указанный результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий дополнительно содержит и при следующем соотношении компонентов, масс. % :

Известно использование в пьезокерамическом материале системы ЦТС [4].

Известно, использование в многокомпонентной системе на основе ЦТС [5].

Одновременное использование и в твердых растворах на основе цирконата-титаната свинца в ромбоэдрической фазе по литературным данным неизвестно.

В предлагаемом случае совместное использование этих добавок приводит к снижению коэрцитивной силы до 5,5 кВ/см при сохранении высоких значений электрофизических параметров и температуры Кюри выше 300°С.

Синтез составов предлагаемого материала осуществляется методом твердофазных реакций при температуре и для обеспечения полноты их прохождения проводится в две стадии. Оптимальные параметры выбранных составов получаются при следующих режимах синтеза, температурах: и , продолжительность 5 часов (на каждой стадии). Спекание проводится методом горячего прессования при и давлении 19,6 МПа, время выдержки 40 мин.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Получены составы, при следующих соотношениях компонентов:

Состав 1

Состав 2

Состав 3

Получены также составы:

Состав 4 (компоненты взяты в количествах, выходящих за заявляемые пределы)

Состав 5 (по прототипу)

Поляризация всех образцов проведена в полисилоксановой жидкости ПЭС-5 при температуре 140°С в течение 25 мин в поле напряженностью 35-40 кВ/см с последующим охлаждением под полем до 90°С в течение 20 мин.

В табл.1 приведены результаты исследования образцов системы:

Таблица 1.

Результаты исследования образцов системы

Значения исследованных составов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Электрофизические параметры пьезокерамического материала.

Определение характеристик пьезокерамического материала проводилось через 5 суток после поляризации в соответствии с (1).

Как видно из таблицы 2, предлагаемый материал обладает значительно меньшими по сравнению с прототипом значениями коэрцитивной силы , при этом сохраняются достаточно высокие значения пьезоэлектрических параметров и точки Кюри. Примеры 4-5 табл.2 демонстрируют ухудшение свойств за пределами заявленной области концентрации: составы 4,5 имеют более высокие значения коэрцитивной силы.

В табл.3 приведены электрофизические параметры заявляемого материала, прототипа и промышленного аналога ЦТС-19.

Таблица 3.

Достигнутый уровень значений значительно более низкий, чем в прототипе и промышленном аналоге ЦТС-19, и значительно более высокая, чем у промышленного аналога, что делает его перспективным для эффективного использования в вышеупомянутых устройствах.

Литература

1. Новые пьезокерамические материалы / Е.Г. Фесенко, А.Я. Данцигер, О.Н. Разумовская. – Ростов н/Д: Изд-во Ростов. ун-та, 1983. – 156 с.

2. А.с. СССР № 1383719. Пьезокерамический материал. М. Кл. Н 01в 3/00 / Е.Г. Фесенко, А.Я. Данцигер, Г.М. Акбаева, В.С. Филипьев, О.Н. Разумовская // Заявл. 30.03.1986 г.

3. Pat. 1312140 (Great Britain). Oxide piezoelectric material/ N. Ichiose, H. Egaimi, K. Yokogama, Y. Tanno (Japan). – Publ. 1973.

4. Патент Японии № 5440760, H01L 41/18, 1979.

5. G.M. Akbaeva, A.Ya. Dantsiger, and O.N. Razumovskaya/ Ferroelectrics, Volume 154, Numbers 1-4(1994). P. 1139-1141.

Пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbTiO3, PbZrO3 и PbW1/2Cd1/2O3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит PbW3/5Li2/5O3 и Yb2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbTiO3 36,19 – 36,58

PbZrO3 55,39 – 55,99

PbW1/2Cd1/2O3 2,43 - 2,80

PbW3/5Li2/5O3 4,66 - 5,00

Yb2O3 0,36 - 0,60



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пьезоэлектрическим актюаторам. Сущность: биморфный дисковый актюатор содержит подложку, выполненную из композитного материала и имеющую первую поверхность и вторую поверхность, первый пьезокерамический диск, жестко соединенный с первой поверхностью подложки, второй пьезокерамический диск, жестко соединенный со второй поверхностью подложки, и первое композитное кольцо, выполненное из композитного материала, жестко соединенное с первой поверхностью подложки и окружающее первый пьезокерамический диск.

Изобретение относится к получению пористых пьезокерамик для ультразвуковых преобразователей, работающих в диапазоне частот 0,1…2000 кГц. Сущность способа заключается в том, что порошок исходного синтезированного пьезокерамического материала смешивают с двухкомпонентным порообразователем, в качестве первой части которого используют порошок предварительно обожженного и размолотого того же самого исходного пьезокерамического материала, а в качестве второй части порообразователя используют выгорающий порообразователь в виде древесной муки с размером основной части частиц 10÷180 мкм.
Использование: для изготовления композиционной керамополимерной пленки. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления композиционной керамополимерной пленки содержит стадии: смешивания исходных порошков керамики и полимера; гомогенизацию полученной смеси исходных порошков; ввод гомогенизированной смеси в пресс-форму в виде свободно насыпанного слоя заданной толщины; прессование упомянутого слоя под давлением заданной величины; термообработку прессованной заготовки лазерным излучением заданной мощности.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в расширении эксплуатационных возможностей.

Изобретение относится композиционному материалу, проявляющему пьезоэлектрические и/или пьезорезитивные свойства при деформации. Сущность: датчик деформации представляет собой однородную композиционную пену, содержащий неслоистую смесь из высокоэластичного полимерного материала с множеством пор и множество токопроводящих наполнителей, распределенных в полимерном материале.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим устройствам для обратимого преобразования механического напряжения в электрическое. Технический результат заключается в упрощении конструкции преобразователя и увеличении его эффективности при нано или микроразмерах преобразователя.

Изобретение относится к электротехнике, химической промышленности, нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении сенсорных и жидкокристаллических экранов, солнечных преобразователей энергии, светодиодов.

Изобретение относится к метрологии, а именно к пьезоэлектрическим измерительным преобразователям вибрации и их калибровке. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с двумя пакетами пьезоэлектрических дисков, один из которых (входной) работает в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта, что вызывает деформацию второго (выходного) пакета, работающего в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта.

Изобретение относится к производству пьезокерамических элементов (ПКЭ) и предназначено для поляризации в воздушной среде крупногабаритных изделий из сегнетожестких материалов с температурой Кюри до 350°C в условиях серийного производства.

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием. Ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащий пьезоэлектрические элементы, флюгер, полотно, электроды.
Изобретение относится к технологии пьезоэлектрической керамики с низкими температурами синтеза и спекания, обладающей высокими значениями пьезоэлектрических параметров, и может быть использовано при изготовлении керамики на основе ниобата-цирконата-титаната свинца для ультразвуковых устройств, различных пьезодатчиков.

Изобретение относится к композиционным керамическим пьезоэлектрическим материалам на основе фаз кислородно-октаэдрического типа и может быть использовано для изготовления гидроакустических устройств, а также приборов СВЧ и УЗ диапазонов, приборов точного позиционирования объектов (литография, туннельные растровые микроскопы) и т.д.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе соединений свинца, титана, ниобия, магния, германия, циркония и может быть использовано в электромеханических преобразователях, стабильно работающих в диапазоне температур от 25°C до 240°C, одним из основных критериев работы которых является низкий предел допускаемой дополнительной погрешности измерения, вызванной изменением температуры окружающей среды в указанном диапазоне.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе цирконата-титаната свинца и может быть использовано в высоковольтных актюаторах лазерных адаптивных систем, компенсаторов вибрации оборудования, приборов точного позиционирования объектов (микролитография, туннельные растровые микроскопы), а также в топливно-распределительных системах бензиновых и дизельных двигателей.

Изобретение относится к пьезо-, сегнето- и пироэлектрическим материалам и может быть использовано для создания рабочих элементов в устройствах пьезотехники, оптоэлектроники, в различных видах устройств и приборов, в качестве термодатчиков и т.д.

Изобретение относится к области сегнетомягких пьезокерамических материалов, предназначенных для ультразвуковых устройств, работающих в режиме приема, различных пьезодатчиков.

Изобретение относится к получению пористых пьезокерамик для ультразвуковых преобразователей, работающих в диапазоне частот 0,1…2000 кГц. Сущность способа заключается в том, что порошок исходного синтезированного пьезокерамического материала смешивают с двухкомпонентным порообразователем, в качестве первой части которого используют порошок предварительно обожженного и размолотого того же самого исходного пьезокерамического материала, а в качестве второй части порообразователя используют выгорающий порообразователь в виде древесной муки с размером основной части частиц 10÷180 мкм.

Изобретение относится к технологии пьезоэлектрической керамики и может быть использовано при изготовлении керамики на основе ниобата-цирконата-титаната свинца для ультразвуковых устройств, различных пьезодатчиков.

Изобретение относится к технологии получения пьезокерамического материала ЦТС-19, который может быть использован в качестве пьезоактивной составляющей композиционных материалов со связностями 1-3 и 3-3, используемых в приемной аппаратуре в гидроакустике и медицине.

Изобретение относится к области сегнетомягких пьезокерамических материалов, предназначенных для ультразвуковых устройств, работающих в режиме приема, различных пьезодатчиков, а также для устройств монолитного типа, таких как многослойные пьезоэлектрические актюаторы.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано в вычислительной технике для создания матриц памяти запоминающих устройств. Техническим результатом изобретения является снижение коэрцитивной силы при сохранении достаточно высоких значений пьезоэлектрических параметров, в том числе точки Кюри не ниже 300°С. Указанный результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий PbTiO3, PbZrO3, PbW12Cd12O3, дополнительно содержит PbW35Li25O3 и Yb2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.: PbTiO3 36,19-36,58, PbZrO3 55,39–55,99, PbW12Cd12O3 2,43-2,80, PbW35Li25O3 4,66-5,00, Yb2O3 0,36-0,60. 3 табл., 5 пр.

Наверх