超低温烧结高性能SM合Pb(Zr,Ti) O3基压电陶
Zechi Ma1, Zixuan Yuan1, Zhonghua Yao1,2
1State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, School of Material Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|February 13, 2025
概括
一种新型的离子合的压电陶可以在低温下与多层设备的银电极共同燃烧. 这种高性能压陶具有出色的压电性能和稳定性,对于先进的机电传感器至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 陶工程 陶工程
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 压电材料 (PZT) 对机电传感器至关重要.
- 多层结构增强了压电反应,但面临着传统的高燃烧温度白银电极的挑战.
- 在高温烧结过程中银的迁移限制了设备的性能和可靠性.
研究的目的:
- 为多层设备开发一种新的Ag-cofired压电陶矩阵.
- 克服传统PZT中高烧结温度和银迁移的局限性.
- 为了在降低的烧结温度下获得出色的压电性能和稳定性.
主要方法:
- 使用离子合的Sm$_{0.01}$Pb$_{0.99}$(Zr$_{0.54}$Ti$_{0.46}$) O$_{3}$作为母压电材料.
- 整合了一种玻璃流体,以实现在920°C的低温共燃.
- 研究了2.0重量%的玻璃添加对陶性能的影响.
主要成果:
- 获得了优异的压电特性:d$_{33}$~492 pC/N,k$_{p}$~50.1%,Q$_{m}$~68.71.
- 获得了高基里温度 (T$_{c}$~356 °C),表明了良好的热稳定性.
- 证明了d$_{33}$ (在30kV/cm下<6.6%) 的出色的周期稳定性,表现出良好的耐疲劳性.
结论:
- 开发的带有玻璃流体的Sm-doped PZT系统适用于Ag-cofired多层压电器件.
- 这种新的压电系统为高性能,可靠的多层压电应用提供了可行的解决方案.
- 低烧结温度和改进的性能为先进的机电传感器铺平了道路.
