壓電材料

基于锆钛酸鉛(PZT)的壓電材料

PI陶瓷提供多種基于改性锆钛酸鉛(PZT)和钛酸鋇的壓電陶瓷材料。“軟質”和“硬質”壓電陶瓷的命名是指偶極或磁疇的移動性,也指極化和去極化特性。促動器應用中使用的是帶小極性反轉場強的鐵電軟壓電陶瓷,而鐵電硬PZT材料主要用于大功率聲應學用中。此外,PI陶瓷還提供無鉛壓電陶瓷(目前主要用作超聲換能器)和晶體促動器材料。 就應用特有屬性而言,促動器和換能器可用特殊材料制造,盡管技術實施上必須另做檢查。 材料屬性的分類依據EN 50324歐洲标準。

軟壓電材料

壓電促動器和傳感器的理想選擇

即使在場強相對較小時,由于其典型的較高磁疇移動性,鐵電軟壓電陶瓷材料也很容易被極化。軟PZT材料的優點是壓電應變常數大,介電系數居中、耦合因子高。

 

應用

軟壓電陶瓷的重要應用領域:促動器(用于微定位和納米級定位)、傳統振動探測器、超聲波發射器和接收器等傳感器(用于流量或标高測量、目标識别或監測)以及聲音傳感器、麥克風、樂器拾音器等電聲應用。

材料特性及分類



PIC151PICA Stack/Thru促動器及壓電管系列的标準材質
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                                                                                                                                                                                                 介電常數大、耦合因子大、壓電應變常數大、居裡溫度相對較高      
适用于                                                                                                                                                 促動器、低功耗超聲波換能器、低頻聲音傳感器
基于EN 50324-1的分類 600
MIL-标準DOD-STD-1376AII

PIC255 PICA Power、DuraAct、PICA Shear及壓電管系列的标準材質
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                                                                                                                                                                                                居裡溫度高、介電常數居中、耦合因子大、應變常數大、機械品質因數小、溫度系數小、極性反轉場強較大(>1kV/mm)       
适用于                                                                                                                                                動态操作條件和高環境溫度下的促動器應用、低功耗超聲波換能器、非共振寬帶系統、力撷取及拾音傳感器
基于EN 50324-1的分類200
MIL-标準DOD-STD-1376AII

PIC252 PICMA® Stack/Chip、PICMA® Bender和DuraAct Power系列的标準材質
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                                                                                                                                                                                                居裡溫度極高、介電常數居中、耦合因子大、變形或應變常數大、機械品質因數小、溫度系數小、極性反轉場強較大(>1kV/mm)、在多層磁帶加工中使用時燒結溫度低        
适用于                                                                                                                                                動态操作條件和高環境溫度下的促動器應用、低功耗超聲波換能器、非共振寬帶系統、力撷取及拾音傳感器
基于EN 50324-1的分類200
MIL-标準DOD-STD-1376AII
PIC155
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                                                                                         居裡溫度極高、介電常數居中、機械品質因數小、溫度系數小、靈敏度(g系數)高                                                                                        
适用于要求較大的g系數(壓電電壓系數)的應用,例如帶前置放大器的麥克風和拾振器、低頻振動測量
基于EN 50324-1的分類200
MIL-标準DOD-STD-1376AII

PIC153 PICA Stack/Thru系列特殊促動器及膠合彎曲緻動器的材質
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                           介電常數和耦合因子極大、應變常數大、185°C左右的居裡溫度      
适用于水聽器、用于醫學診斷的傳感器以及PZT轉換器s
基于EN 50324-1的分類600
MIL-标準DOD-STD-1376AVI

PIC152                                     
材質改性锆钛酸鉛
特點帶極小溫度系數的介電常數                                                     
适用于力和加速度傳感器                             
基于EN 50324-1的分類200
MIL-标準DOD-STD-1376AII

硬壓電材料

超聲波換能器的高性能材料

鐵電硬PZT材料可承受很高的電氣和機械應力,且特性幾乎保持不變。 此類材料的優點是其介電常數居中、壓電耦合因子大、機械品質高以及高機械負載和大場強下良好的穩定性。介電損失小使其在共振模式中仍可持續使用,且元器件内部産生的熱量很少。

應用

大功率聲應用尤其得益于硬壓電材料的特性。應用領域包括超聲波清洗(一般在千赫頻率範圍内)、材料機加工(超聲波焊接、壓焊、鑽孔等)、超聲波處理器(如用于噴灑液體介質)、醫療領域(超聲波牙垢去除、手術器械等)和聲納技術。

材料特性及分類

 

PIC181                                     
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                       機械品質因數極大、介質和彈性常數擁有良好的溫度和時間穩定性         
适用于大功率聲應用、共振模式超聲應用
基于EN 50324-1的分類100
MIL-标準DOD-STD-1376AI

PIC184                                     
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                       機電耦合因子大、質量因數較大、良好的機電穩定性            
适用于大功率超聲應用、水聲學、聲納技術
基于EN 50324-1的分類100
MIL-标準DOD-STD-1376AI

PIC144                                     
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                   機電耦合因子大、質量因數大、良好的機電穩定性、抗壓強度大
适用于                                                                                                       大功率超聲應用、水聲學、聲納技術
基于EN 50324-1的分類100
MIL-标準DOD-STD-1376AI

PIC241                                     
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                        機械質量因數大、比PIC181更大的介電常數                                                                                                       
适用于大功率聲應用、壓電馬達驅動                                                                           
基于EN 50324-1的分類100
MIL-标準DOD-STD-1376AI

PIC300                                     
材質改性锆钛酸鉛
特點                                                                                       居裡溫度極高                                                                                                                                                               
适用于溫度高達250°C的應用(短時間内可達300°C)                                                          
基于EN 50324-1的分類100
MIL-标準DOD-STD-1376AI

無鉛壓電材料

無鉛壓電材料走向工業應用的第一步

随着PIC700材料開始進行實驗室生産,PI陶瓷率先在市場上推出首批無鉛壓電陶瓷材料。PIC700是基于钛酸铋鈉(BNT),特性與钛酸鋇材料非常相似。PIC700适用于兆赫範圍内的超聲波換能器以及聲納和水聽器應用。

PIC700
材質改性钛酸铋鈉
特點                                                                                                                                                                     與傳統PZT材料相比,其最高工作溫度200°C、密度低、厚度方向振蕩的耦合因子大、介電常數和壓電耦合因子小
适用于超聲波換能器>1 MHz

材質說明

數據表

材質說明

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系數與溫度的關系

電容C的溫度曲線

縱向振蕩的諧振頻率fs的溫度曲線

橫向振蕩的耦合因子k31的溫度曲線

壓電應變常數d31的溫度曲線

具體特點

以PZT陶瓷PIC255為例的熱特性

熱應變在極化方向和垂直于極化的方向表現出不同的特性。 不極化的壓電陶瓷元件具有各向同性。膨脹系數在溫度系數約為2 × 10-6 / K時近似呈線性。 極化的PZT壓電體中磁疇的擇優取向導緻各向異性,這是熱膨脹特性變化的原因所在。 應用中必須考慮連續溫度變化的影響,曲線上較大的變化更容易在首個溫度循環中發生。 對于不同的材料,其曲線可能與所示曲線有較大偏差。

MaterialPI CeramicCompany ACompany BCompany CCompany DCompany ECompany FCompany G
Soft-PZTPIC151Sonox P515600PZT5J-seriesNCE56K500
Soft-PZTPIC152Sonox P502NCE53PZ23
Soft-PZTPIC153855Sonox P535700PZT5H1, PZT5H2NCE55PZ29K550
Soft-PZTPIC155
Soft-PZTPIC254Sonox P504
Soft-PZTPIC255850Sonox P55500PZT5A-seriesNCE51, NCE51fPZ27, P188K350
Hard-PZTPIC144840Sonox P45400PZT400NCE40, NCE41PZ26, P762K270
Hard-PZTPIC181880Sonox P8, P885800PZT800 seriesNCE80, NCE81PZ28, P189K278
Hard-PZTPIC184840Sonox P45400PZT400 seriesNCE40PZ26, P762K270
Hard-PZTPIC300Sonox P6



 

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下載

樣本

壓電促動器

部件、技術、操作
版本/日期
CAT128 R2
版本/日期
CAT128 R2
文件語言
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樣本

PI壓電陶瓷産品

基本原理、特點和應用
版本/日期
CAT125
版本/日期
CAT125
文件語言
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pdf - 10 MB
證書

PI Ceramic REACH法規

符合REACH法規第33(1)條的客戶信息
文件語言
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