لماذا نحن بحاجة إلى اختبار وظيفي السيراميك الكهربائية سلالة حلقة ؟

السيراميك الهيكلية التقليدية ( مثل الألومينا ، نيتريد السيليكون ) تستخدم أساسا في تحمل أو العزل الحراري ، وعادة ما لا يكون ملحوظا الكهربائية والميكانيكية اقتران تأثير . ومع ذلك ، وظيفية السيراميك ، وخاصة ferroelectric / كهرضغطية السيراميك ( على سبيل المثال ، يؤدي تيتانات زركونات PZT ، تيتانات الباريوم Batio ₃ ) يمكن أن تنتج عكسها تشوه الصغيرة ( أي سلالة ) في إطار العمل من الحقل الكهربائي الخارجي ، الذي يشكل أساس تطبيقها على نطاق واسع في الأجهزة الذكية الحديثة ، بما في ذلك : محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية ، والسائقين ، وأجهزة الاستشعار والمحركات .

من أجل تقييم تشوه القدرة ، استجابة خطية ، تأخر السلوك والتكرار من هذا النوع من المواد تحت الحقل الكهربائي الإثارة ، الحقل الكهربائي سلالة استجابة النظام يجب أن يتم اختبارها . حلقة لا تعكس فقط خصائص القيادة من المواد ، ولكن أيضا يحتوي على معلومات وفيرة عن آلية الكيان . . . . . . .

تعريف معنى المادية الكهربائية سلالة حلقة

1 - ما هو electrostrain حلقة ؟

إن electrostrain حلقة مغلقة المنحنى الذي يتكون من سلالة ( ق ) دوريا تغيير مع تطبيق الحقل الكهربائي ( هـ ) . وتشمل السمات النموذجية :

كل من الإيجابية والسلبية على حد سواء في مجال الضغط الذروة .

كل هذا متماثل أو غير متماثل النسقين حلقة هيكل ؛

في حلقة ، لا سيما في relaxor ferroelectric . . . . . . .

هذه الدائرة مباشرة تكشف عن كامل عملية الاستجابة الميكانيكية والكهربائية من المواد تحت حقل كهربائي متناوب ، وهو أساس رئيسي لتقييم انطباق المواد مثل محرك الأقراص أو الاستشعار .

2 - تحليل الآلية الفيزيائية

سلالة الكهربائية أساسا من نوعين من الآثار المادية :

عكس تأثير كهرضغطية :

في استقطاب ferroelectric سيراميك . المجال الكهربائي يؤدي إلى تشويه شعرية ، مما أسفر عن سلالة خطية تقريبا ، والتي تعتمد على الاتجاه . الضغط هو علامة على العكس من ذلك في الإيجابية والسلبية في المجالات الكهربائية .

تأثير electrostriction :

في جميع المواد العازلة ، وخاصة في relaxor ferroelectric . . . . . . . الضغط يتناسب طرديا مع مربع الحقل الكهربائي ، لا تعتمد على قطبية ، الإيجابية والسلبية في المجالات الكهربائية تنتج نفس السلالة .

وهكذا :

غير مستقطب أو الاسترخاء السيراميك ( على سبيل المثال pmn-pt ) : electrostriction أساسا ، حلقة متناظرة للغاية .

استقطاب كامل كهرضغطية السيراميك ( مثل PZT ) : عكس تأثير كهرضغطية تراكب electrostriction ، حلقة في كثير من الأحيان غير شكل .

ثالثاً - طرق الاختبار

1 - تكوين نظام الاختبار

مجموعة كاملة من سلالة الكهربائية حلقة اختبار النظام يتكون من الوحدات التالية :

عالية الجهد إشارة المصدر : حقل كهربائي متناوب مع الجهد تصل إلى آلاف فولت ( عادة موجة جيبية أو مثلث موجة ) ؛

التشرد / سلالة الاستشعار :

الليزر قياس الاهتزاز - عدم الاتصال ، نانومتر القرار ؛

المجال الكهربائي وحدة الرصد : قياس الجهد المطبق من خلال التحقيق عالية الجهد ، وحساب شدة المجال الكهربائي ( هـ = ت / د ) جنبا إلى جنب مع سمك العينة ( د ) ؛

متزامن مع نظام الحصول على البيانات : في الوقت الحقيقي تسجيل الحقل الكهربائي والضغط إشارة ، وتوليد s-e حلقة .

2 - متطلبات إعداد العينات

الهندسة : عادة ما تكون على شكل رقاقة لضمان أن الحقل الكهربائي هو موحد ، والحد من خطر انهيار .

إعداد الكهربائي : موصل كهربائي يجب أن تكون مستعدة على كلا الجانبين ، بما في ذلك الفضة لصق حرق تسلل ، المغنطرون الاخرق الذهب أو البلاتين .

الاستقطاب العلاج : إذا كان عكس تأثير كهرضغطية يحتاج إلى دراسة ، عينة يجب أن يكون الاستقطاب في درجة حرارة عالية من خلال تطبيق العاصمة الحقل الكهربائي ، و لا تزال الشيخوخة أكثر من 24 ساعة لتحقيق الاستقرار .

المعالم الرئيسية الكهربائية سلالة حلقة

سلالة : تشوه المواد التي يمكن الحصول عليها في إطار إعطاء المجال الكهربائي مباشرة يحدد قدرة القيادة التشرد .

سلالة المتبقية : سلالة المتبقية بعد الحقل الكهربائي إلى الصفر ، مما يعكس تشوه لا رجعة فيه أو تعلق على جدار النطاق .

حلقة التماثل : التماثل → أساسا electrostriction ; غير المتماثلة ، بما في ذلك مساهمة كبيرة عكس كهرضغطية .

درجة الانكماش : أكثر وضوحا من الانكماش ، مما يدل على أن الاستقطاب هو تحول دون ذلك ، هو شائع في ferroelectric relaxor أو المراحل التعايش .

حلقة المنطقة : يدل على فقدان التباطؤ ، أكبر منطقة ، وانخفاض دقة التحكم .

التطبيق وأهمية

اختبار الإجهاد الكهربائي حلقة في مجال البحث العلمي والهندسة :

تطوير واختيار المواد : بسرعة مقارنة أداء القيادة من مختلف المكونات .

جهاز النمذجة والتصميم : توفير المدخلات ( الحقل الكهربائي ) - الإخراج ( سلالة ) نموذج العلاقة للسائق و التشرد الصغيرة منصة .

البحث عن آلية المجهرية : من خلال تحليل حلقة تطور ferroelectric المجال عكس ديناميات المرحلة الانتقالية السلوك ؛

تقييم الموثوقية : بعد مليون دورة الحقل الكهربائي ، ومراقبة تدهور حلقة وتوقع عمر الجهاز .

الكهربائية سلالة حلقة اختبار ( ELS ) هو وسيلة أساسية لوصف خصائص اقتران الميكانيكية والكهربائية ferroelectric / كهرضغطية السيراميك .

ferroelectric اختبار النظام ، والتي لديها القدرة على القيادة عالية الجهد ، نانو مقياس الإزاحة الكشف و تحليل متزامن متعدد المعلمة ، يمكن إكمال دورة كاملة من قياس الجهد المستحث حلقة ، وتوفير دعم قوي من أجل تصنيع السيراميك وظيفية من المختبر .