使用高压电g系数NKN基陶设计和制造具有高带宽的剪切模式压电加速度计
Jian-Hao Huang1, Chien-Min Cheng1, Sheng-Yuan Chu2
1Department of Electronic Engineering, Southern Taiwan University of Science and Technology, Tainan 710301, Taiwan.
Materials (Basel, Switzerland)
|May 7, 2025
概括
无压电陶被氧化物 (ZnO) 兴奋剂增强,显著改善了加速仪应用中的压电g系数. 优化的NKLN陶表现出卓越的性能,使有效的高频振动监控成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
- 压电材料 压电材料
背景情况:
- 无压电陶对于开发环保电子设备至关重要.
- (Na,K,Li) NbO3 (NKLN) 系统为高性能压电应用提供了潜力.
- 优化剂度是定制材料特性以满足特定功能的关键.
研究的目的:
- 调查氧化 (ZnO) 兴奋剂对无 (Na0.475K0.475Li0.05) NbO3 (NKLN) 压电陶性能的影响.
- 增强压电g系数和介电性质,以提高传感器性能.
- 使用优化的NKLN陶制造和评估压电加速度计.
主要方法:
- 采用传统的固态合成来制备NKLN陶,其度不同 (0-0.3%).
- 综合性表征包括微观结构分析,介电,压电和铁电性质测量.
- 制造了环状剪切模式的压电加速度计,并对共振频率和灵敏度进行了测试.
主要成果:
- 氧化兴奋剂降低了介电常数,同时提高了压电g系数 (g33和g15).
- 最佳的注 (1重% ZnO) 产生了改进的性能:g33 = 40 mV·m/N,g15 = 44 mV·m/N,kp = 0.44,d33 = 139 pC/N,并减少了介电损失 (2.4%).
- 制造的加速度计显示测量的共振频率为19kHz,灵敏度为7.08mV/g,适用于高频振动监测.
结论:
- O兴奋剂是一种有效的策略,可以提高无NKLN陶的压电性能.
- 优化的NKLN陶适合制造高性能压电加速度计.
- 这些加速度计非常适合需要在苛刻环境中检测高频振动的应用.
