RU2596837C1 - Piezoelectric ceramic material - Google Patents
Piezoelectric ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2596837C1 RU2596837C1 RU2015132967/03A RU2015132967A RU2596837C1 RU 2596837 C1 RU2596837 C1 RU 2596837C1 RU 2015132967/03 A RU2015132967/03 A RU 2015132967/03A RU 2015132967 A RU2015132967 A RU 2015132967A RU 2596837 C1 RU2596837 C1 RU 2596837C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic material
- piezoelectric
- values
- parameters
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- -1 PbTiO 3 Chemical compound 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам на основе титаната свинца и может быть использовано в низкочастотных ультразвуковых преобразователях, в частности, в медицинской диагностической аппаратуре, устройствах неразрушающего контроля и др.The invention relates to piezoelectric ceramic materials based on lead titanate and can be used in low-frequency ultrasound transducers, in particular, in medical diagnostic equipment, non-destructive testing devices, etc.
Для указанных применений пьезоэлектрический керамический материал должен иметь высокие значения коэффициента электромеханической связи толщинной моды колебаний, Kt (более 0.40), пьезоэлектрического коэффициента, d33 (более 40), механической добротности, QM (более 500), низкие значения тангенса угла диэлектрических потерь, tgδ (менее 1.0%), коэффициента электромеханической связи радиальной моды колебаний, Kp (менее 0.10), и невысокую относительную диэлектрическую проницаемость, (от 400 до 450).For these applications, the piezoelectric ceramic material must have high values of the electromechanical coupling coefficient of the thick vibration mode, K t (more than 0.40), piezoelectric coefficient, d 33 (more than 40), mechanical Q factor, Q M (more than 500), low values of the dielectric loss tangent , tgδ (less than 1.0%), radial mode electromechanical coupling coefficient oscillations, K p (less than 0.10) and low relative permittivity, (400 to 450).
Титанат свинца, PbTiO3, является основным компонентом большинства промышленно выпускаемых пьезокерамик, а также самостоятельным функциональным материалом благодаря высоким температуре Кюри и анизотропии свойств, низкой диэлектрической проницаемости. Недостатком титаната свинца является ограниченное разнообразие свойств, саморазрушение керамики, сложная технология изготовления материалов на его основе. Одним из путей улучшения технологичности и изменения свойств титаната свинца является модифицирование, в том числе, и щелочноземельными элементами [1-3].Lead titanate, PbTiO 3 , is the main component of most industrially produced piezoceramics, as well as an independent functional material due to its high Curie temperature and anisotropy of properties, low dielectric constant. The disadvantage of lead titanate is the limited variety of properties, self-destruction of ceramics, and the complex technology of manufacturing materials based on it. One of the ways to improve manufacturability and change the properties of lead titanate is modification, including alkaline earth elements [1-3].
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната свинца, включающий PbTiO3, CaTiO3, Pb(W1/2Co1/2)O3, Pb(W1/2Zn1/2)O3, Pb(BO2)2, PbMnO3. Материал имеет параметры , tgδ=0.012-0.020, Kt=0.51-0.59, Kp=0.026-0.039, QM=10-30, Tk=270-327°C [4].A known piezoelectric ceramic material based on lead titanate, including PbTiO 3 , CaTiO 3 , Pb (W 1/2 Co 1/2 ) O 3 , Pb (W 1/2 Zn 1/2 ) O 3 , Pb (BO 2 ) 2 , PbMnO 3 . Material has parameters , tgδ = 0.012-0.020, K t = 0.51-0.59, K p = 0.026-0.039, Q M = 10-30, T k = 270-327 ° C [4].
Для указанных применений материал имеет низкие значения и QM, высокие диэлектрические потери (tgδ). Кроме того, недостатком указанного материала является его многокомпонентный состав, что усложняет технологию изготовления. Материал спекается по обычной керамической технологии в атмосфере кислорода.For these applications, the material is low. and Q M , high dielectric loss (tanδ). In addition, the disadvantage of this material is its multicomponent composition, which complicates the manufacturing technology. The material is sintered using conventional ceramic technology in an oxygen atmosphere.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната свинца, включающий PbTiO3, La2/3TiO3, Pb(W1/2Mn1/2)O3. Материал имеет параметры , Kt=0.40-0.44, Kp=0.08, QM=1260-1660, d33=50-55 пКл/Н, Tk=448-462°С [5].A known piezoelectric ceramic material based on lead titanate, including PbTiO 3 , La 2/3 TiO 3 , Pb (W 1/2 Mn 1/2 ) O 3 . Material has parameters , K t = 0.40-0.44, K p = 0.08, Q M = 1260-1660, d 33 = 50-55 pC / N, T k = 448-462 ° C [5].
Для указанных применений материал имеет низкие значения и высокие значения QM. Кроме того, указанный материал изготавливается дорогостоящим методом горячего прессования.For these applications, the material is low. and high values of Q M. In addition, the specified material is made by an expensive method of hot pressing.
Известен пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната свинца, описываемый формулой Pb0.88(La0.6Nd0.4)0.08(Mn1/3Sb2/3)0.02Ti0.98O3 и дополнительно содержащий Co2O3 от 0.15 до 0.85 мас.%. Материал имеет составы с параметрами: , tgδ=0.0031-0.0041, Kt=0.46-0.49, d33=74-78 пКл/Н, QM=1254-2162, Kp=0.12-0.14, Tk=321-322°С [6].A known piezoelectric ceramic material based on lead titanate is described by the formula Pb 0.88 (La 0.6 Nd 0.4 ) 0.08 (Mn 1/3 Sb 2/3 ) 0.02 Ti 0.98 O 3 and additionally containing Co 2 O 3 from 0.15 to 0.85 wt.%. The material has compositions with parameters: , tgδ = 0.0031-0.0041, K t = 0.46-0.49, d 33 = 74-78 pC / N, Q M = 1254-2162, K p = 0.12-0.14, T k = 321-322 ° С [6].
Для указанных применений материал имеет низкие значения и слишком высокие значения QM. Кроме того материал имеет многокомпонентный состав, содержит элементы с переменной валентностью, что усложняет технологический процесс и приводит к неповторяемости параметров материала.For these applications, the material is low. and too high Q M values. In addition, the material has a multicomponent composition, contains elements with a variable valency, which complicates the process and leads to the non-repeatability of the material parameters.
Наиболее близким к заявляемому материалу по технической сущности и достигаемому результату является пьезоэлектрический керамический материал на основе титаната свинца, описываемый формулой Pb0.76(Са0.24-xSrx)Ti0.96(Mn1/3Sb2/3)0.04O3, 0<х≤0.05, и содержащий добавки Na2CO3 и Li2CO3 в количестве 0.1-0.3 вес.%. Материал имеет лучшие составы с параметрами: , Kt=0.439-0.498, d33=65-70 пКл/Н, QM=1237-1937 [7] и принят за прототип. Материал имеет недостаточно высокую величину и высокие значения QM.The closest to the claimed material in technical essence and the achieved result is a piezoelectric ceramic material based on lead titanate, described by the formula Pb 0.76 (Ca 0.24-x Sr x ) Ti 0.96 (Mn 1/3 Sb 2/3 ) 0.04 O 3 , 0 < x≤0.05, and containing additives Na 2 CO 3 and Li 2 CO 3 in an amount of 0.1-0.3 wt.%. The material has the best compositions with the parameters: , K t = 0.439-0.498, d 33 = 65-70 pC / N, Q M = 1237-1937 [7] and taken as a prototype. The material is not high enough and high values of Q M.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение значений относительной диэлектрической проницаемости до значений , снижение диэлектрических потерь tgδ менее 1.0%, механической добротности до QM=500-700 и коэффициента электромеханической связи радиальной моды колебаний Kp менее 0.10 при сохранении высоких значений пьезомодуля d33 более 40 пКл/Н и коэффициента электромеханической связи толщиной моды колебаний Kt более 0.40. При этом материал должен быть изготовлен по обычной керамической технологии, допускающей его массовое производство.The technical result of the present invention is to increase the relative permittivity to values , reduction in dielectric loss tanδ less than 1.0%, mechanical quality factor to Q M = 500-700 and the coefficient of electromechanical coupling of the radial vibration mode K p less than 0.10 while maintaining high values of the piezoelectric module d 33 more than 40 pC / N and the coefficient of electromechanical coupling thickness of the mode of vibration K t more than 0.40. In this case, the material should be manufactured using conventional ceramic technology, allowing its mass production.
Указанный технический результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, содержащий оксиды PbO, SrO и TiO2, согласно изобретению содержит дополнительно оксиды ВаО и SiO2 при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved in that the piezoelectric ceramic material containing oxides of PbO, SrO and TiO 2 according to the invention additionally contains oxides BaO and SiO 2 in the following ratio of starting components, wt.%:
Исследования, проведенные авторами, показали, что введение в твердые растворы на основе титаната свинца щелочноземельных катионов, частично замещающих свинец в А-подрешетке и обладающих по сравнению с катионом свинца меньшей электроотрицательностью и поляризующим действием, приводит к снижению степени ковалентности А-O связей и, как следствие, к снижению спонтанной деформации, усилению «сегнетомягкости» материала, то есть повышению его диэлектрической проницаемости. Введение оксида кремния, относящегося к группе стеклообразующих, способствует улучшению технологичности заявляемого пьезокерамического материала за счет участия жидких фаз в спекании образцов.The studies conducted by the authors showed that the introduction of alkaline earth cations into solid solutions based on lead titanate, partially replacing lead in the A sublattice and having lower electronegativity and polarizing effect compared to the lead cation, leads to a decrease in the degree of covalence of AO bonds and, as a result, to reduce spontaneous deformation, to strengthen the “ferroelectric softness” of the material, that is, to increase its dielectric constant. The introduction of silicon oxide, belonging to the group of glass-forming, helps to improve the manufacturability of the inventive piezoceramic material due to the participation of liquid phases in the sintering of the samples.
В таблице 1 приведены значения электрофизических параметров заявляемого пьезоэлектрического керамического материала в зависимости от состава.Table 1 shows the values of the electrophysical parameters of the inventive piezoelectric ceramic material depending on the composition.
В таблице 2 приведены сравнительные электрофизические параметры прототипа и оптимальных составов заявляемого пьезоэлектрического керамического материала.Table 2 shows the comparative electrophysical parameters of the prototype and the optimal compositions of the inventive piezoelectric ceramic material.
В качестве исходных компонентов использованы оксиды и карбонаты следующих квалификаций: PbO «ч» (99.0%), SrCO3 «чда» (99.5%), ВаСО3 «чда» (99.5%), TiO2 «ч» (98.0%), SiO2 «осч» (99.9%).Oxides and carbonates of the following qualifications were used as starting components: PbO “h” (99.0%), SrCO 3 “chda” (99.5%), BaCO 3 “chda” (99.5%), TiO 2 “ch” (98.0%), SiO 2 osch (99.9%).
Пьезоэлектрический керамический материал изготавливают по обычной керамической технологии следующим образом. Синтез осуществляют путем двукратного обжига смесей при температурах T1=Т2=950-980°С при длительности изотермических выдержек τ1=τ2=4 ч. Спекание образцов в виде столбиков ⌀12 мм, высотой 15-18 мм осуществляют при Тсп=1200-1260°С при длительности изотермической выдержки τ=3 ч. Металлизацию (нанесение электродов) производят путем нанесения на плоские поверхности предварительно сошлифованных до толщины 1 мм образцов серебросодержащей пасты и последующего ее вжигания при температуре 800°С в течение 0.5 ч. Образцы поляризуют в полиэтиленсилоксановой жидкости при температуре 140°С в течение 40 мин в постоянном электрическом поле напряженностью 2.5-5.0 кВ/мм.Piezoelectric ceramic material is made according to conventional ceramic technology as follows. The synthesis is carried out by double firing the mixtures at temperatures T 1 = T 2 = 950-980 ° C under isothermal Extracts duration τ 1 = τ 2 = 4 hours. Sintering samples in the form of columns ⌀12 mm, height of 15-18 mm performed at T ch = 1200-1260 ° C for an isothermal exposure time of τ = 3 hours. Metallization (deposition of electrodes) is carried out by applying silver-containing pastes previously ground to a thickness of 1 mm to flat surfaces and then annealing them at 800 ° C for 0.5 hours. polarized in polyethylene siloxane Liquids at a temperature of 140 ° C for 40 min in a constant electric field intensity of 2.5-5.0 kV / mm.
В соответствии с ОСТ 11 0444-87 определяли электрофизические характеристики: относительную диэлектрическую проницаемость поляризованных образцов , тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, пьезомодуль d33, коэффициенты электромеханической связи планарной Kp и толщинной Kt мод колебаний, механическую добротность QM. Высокотемпературные диэлектрические спектры измеряли на специальном стенде, сконструированном в НИИ физики ЮФУ, с использованием прецизионных LCR-метров Agilent 4980А. Измерения проводили в интервале температур 25-600°С и в частотном диапазоне от 25 Гц до 1.0 МГц. Глубина дисперсии относительной диэлектрической проницаемости Δε/ε0 рассчитывалась по известной формуле Δε=[((εm25Гц-εm1МГц)/ εm25Гц)]·100%. Для определения степени поглощения электромагнитных волн СВЧ-диапазона (1.0-9.0 ГГц) образцами заявляемого пьезоматериала использовалась установка на основе анализатора цепей Е8363В 10 Hz - 40 GHz Series PNA Network Analyzer Agilent Technologies (США).In accordance with OST 11 0444-87, the electrophysical characteristics were determined: the relative dielectric constant of polarized samples , dielectric loss tangent tanδ, piezoelectric module d 33 , electromechanical coupling coefficients of planar K p and thickness K t vibration modes, mechanical quality factor Q M. High-temperature dielectric spectra were measured on a special bench designed at the Research Institute of Physics of Southern Federal University, using Agilent 4980A precision LCR meters. The measurements were carried out in the temperature range of 25-600 ° C and in the frequency range from 25 Hz to 1.0 MHz. The dispersion depth of the relative permittivity Δε / ε 0 was calculated using the well-known formula Δε = [((ε m25Hz- ε m1 MHz ) / ε m25 Hz )] · 100%. To determine the degree of absorption of electromagnetic waves in the microwave range (1.0-9.0 GHz) by the samples of the inventive piezoelectric material, a setup based on the E8363B 10 Hz - 40 GHz Series PNA Network Analyzer Agilent Technologies (USA) was used.
Как следует из таблицы 1, примеры 2-4 свидетельствуют о том, что заявляемый пьезоэлектрический керамический материал обладает совокупностью электрофизических параметров, отвечающих задаче изобретения: , tgδ=0.0050-0.0061, Kt=0.48-0.50, d33=45-50 пКл/Н, Kp=0.08-0.10, QM=590-670. Выход за пределы заявленных концентраций компонентов (примеры 1, 5) приводит к снижению целевых параметров, в частности , Kt и d33.As follows from table 1, examples 2-4 indicate that the inventive piezoelectric ceramic material has a combination of electrophysical parameters that meet the objective of the invention: , tgδ = 0.0050-0.0061, K t = 0.48-0.50, d 33 = 45-50 pC / N, K p = 0.08-0.10, Q M = 590-670. Going beyond the declared concentrations of the components (examples 1, 5) leads to a decrease in target parameters, in particular , K t and d 33 .
Данные, приведенные в таблице 2, подтверждают преимущества предлагаемого пьезоэлектрического керамического материала по сравнению с материалом-прототипом, а именно повышение до значений 405-449, снижение QM до 590-670 и tgδ до 0.0052-0.0061 при сохранении высоких значений Kt=0.49-0.50 и d33=47-50 пКл/Н. Состав предлагаемого материала отличается простотой (малокомпонентностью), что упрощает технологию его изготовления и позволит использовать в массовом производстве. Следует отметить также и другие преимущества предлагаемого пьезокерамического материала, а именно повышенную стабильность параметров, что подтверждается исследованиями дисперсии диэлектрической проницаемости (глубина дисперсии минимальна в этой области (таблица 1, примеры 3, 4) и составляет Δε=9.7-21.8% в интервале рабочих температур), и высокие значения параметра, характеризующего степень поглощения электромагнитных волн СВЧ-диапазона образцами заявляемого пьезоматериала |S21|=(41-43) дБ (1.0-9.0 ГГц) (таблица 1, примеры 2, 4).The data shown in table 2, confirm the advantages of the proposed piezoelectric ceramic material compared with the material of the prototype, namely the increase to values 405-449, a decrease in Q M to 590-670 and tanδ to 0.0052-0.0061 while maintaining high values of K t = 0.49-0.50 and d 33 = 47-50 pC / N. The composition of the proposed material is simple (low component), which simplifies the technology of its manufacture and will allow use in mass production. It should also be noted other advantages of the proposed piezoceramic material, namely increased stability of the parameters, which is confirmed by studies of the dispersion of the dielectric constant (the dispersion depth is minimal in this area (table 1, examples 3, 4) and amounts to Δε = 9.7-21.8% in the range of operating temperatures ), and high values of the parameter characterizing the degree of absorption of electromagnetic waves of the microwave range by the samples of the inventive piezomaterial | S 21 | = (41-43) dB (1.0-9.0 GHz) (table 1, examples 2, 4).
Значения , высокие значения Kt=0.49-0.50 и d33=47-50 пКл/Н заявляемого пьезоматериала определяют основное его назначение - использование в различных ультразвуковых преобразователях, работающих в частотном диапазоне 7.1-8.0 МГц (таблица 3), в частности, в устройствах медицинской диагностики; низкие значения диэлектрических потерь позволяют увеличить КПД преобразователя, который пропорционален величине ; высокая анизотропия пьезоэлектрических параметров Kt/Kp=5.4÷6.2 способствует подавлению нежелательных колебаний, улучшает отношение сигнал/шум. Указанные выше дополнительные преимущества заявляемого пьезоэлектрического материала позволяют использовать его в высокостабильных ультразвуковых преобразователях, а также при разработке защитных покрытий для медицинских приборов и персонала, работающего с источниками СВЧ-излучения; в СВЧ-антеннах различного назначения, поглотителях паразитных видов колебаний, согласующих нагрузках.Values high values of K t = 0.49-0.50 and d 33 = 47-50 pC / N of the inventive piezoelectric material determine its main purpose - use in various ultrasonic transducers operating in the frequency range 7.1-8.0 MHz (table 3), in particular, in devices medical diagnostics; low values of dielectric losses can increase the efficiency of the converter, which is proportional to ; high anisotropy of the piezoelectric parameters K t / K p = 5.4 ÷ 6.2 helps to suppress unwanted vibrations, improves the signal-to-noise ratio. The above additional advantages of the claimed piezoelectric material allow it to be used in highly stable ultrasonic transducers, as well as in the development of protective coatings for medical devices and personnel working with microwave sources; in microwave antennas for various purposes, absorbers of spurious oscillations, matching loads.
Возможность использования заявляемого пьезоматериала в указанном частотном диапазоне подтверждается следующими расчетами. При условии согласования преобразователя с нагрузкой Ri=Rн обычно реализуемое в выпускаемой промышленностью радиоэлектронной аппаратуре выходное сопротивление Rн составляет порядка 50 Ом для высоких частот, используя формулу для емкостного сопротивления преобразователя Ri=1/ωС, где Ri - емкостное сопротивление преобразователя, Ом; ω - круговая частота, Гц; С - емкость, Ф; - можно оценить интервалы значений емкости С=1/2πfRi для указанных диапазонов частот, а следовательно, и относительной диэлектрической проницаемости поляризованных элементов, , где k - коэффициент, зависящий от размеров элементов, ε0=8.85·10-12 Ф - диэлектрическая проницаемость вакуума; при k=1 .The possibility of using the inventive piezomaterial in the specified frequency range is confirmed by the following calculations. Provided the converter is matched with the load R i = R n , the output resistance R n, which is usually implemented in commercial electronic equipment, is of the order of 50 Ohms for high frequencies using the formula for the capacitance of the converter R i = 1 / ωС, where R i is the capacitance of the converter Ohm; ω is the circular frequency, Hz; C is the capacity, f; - it is possible to estimate intervals capacitance C = 1 / 2πfR i values for these frequency bands and consequently also the relative permittivity polarized elements, where k is a coefficient depending on the size of the elements, ε 0 = 8.85 · 10 -12 F is the dielectric constant of the vacuum; for k = 1 .
В таблице 3 приведены области частот при разных значениях , включая заявляемый материал и прототип, реализуемые на объемных керамических образцах. Таким образом, для работы ультразвуковых преобразователей в диапазоне частот менее 10 МГц необходимы значения , что соответствует параметрам заявляемого материала.Table 3 shows the frequency ranges for different values , including the claimed material and prototype, implemented on bulk ceramic samples. Thus, for the operation of ultrasonic transducers in the frequency range less than 10 MHz, values are necessary that corresponds to the parameters of the claimed material.
Источники информацииInformation sources
1. Duran P., Fdez Lozano J.F., Capel F., Moure С. Large electromechanical anisotropic modified lead titanate ceramics // J. Mater. Science. 1989. V. 24. P. 447-452.1. Duran P., Fdez Lozano J.F., Capel F., Moure C. Large electromechanical anisotropic modified lead titanate ceramics // J. Mater. Science. 1989. V. 24. P. 447-452.
2. Chu S.-Y., Chen C.-H. Effect of calcium on the piezoelectric and dielectric properties of Sm-modified PbTiO3 ceramics // Sensor and Actuators A. 2001. V. 89. P. 210-214.2. Chu S.-Y., Chen C.-H. Effect of calcium on the piezoelectric and dielectric properties of Sm-modified PbTiO 3 ceramics // Sensor and Actuators A. 2001. V. 89. P. 210-214.
3. Chen T.-Y., Chu S.-Y. The piezoelectric and dielectric properties of Ca-additive Sm-modified PbTiO3 ceramics intended for surface acoustic wave devices // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 2171-2176.3. Chen T.-Y., Chu S.-Y. The piezoelectric and dielectric properties of Ca-additive Sm-modified PbTiO 3 ceramics intended for surface acoustic wave devices // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 2171-2176.
4. SU 1634655, МПК C04B 35/00, опубл. 15.03.1991. Бюл. №10.4. SU 1634655, IPC C04B 35/00, publ. 03/15/1991. Bull. No. 10.
5. SU 1135736, МПК C04B 35/00, опубл. 23.01.1985. Бюл. №3.5. SU 1135736, IPC C04B 35/00, publ. 01/23/1985. Bull. Number 3.
6. CN 101717251 (А), МПК С04В 35/472. Modified lead titanate piezoelectric ceramic material and preparation method thereof, опубл. 02.06.2010.6. CN 101717251 (A), IPC С04В 35/472. Modified lead titanate piezoelectric ceramic material and preparation method thereof, publ. 06/02/2010.
7. KR 10-0765176 (B1), МПК C04B 35/472. Piezoelectric ceramics and the manufacturing method thereof, опубл. 02.10.2007 - прототип.7. KR 10-0765176 (B1), IPC C04B 35/472. Piezoelectric ceramics and the manufacturing method thereof, publ. 10/02/2007 - a prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132967/03A RU2596837C1 (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Piezoelectric ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015132967/03A RU2596837C1 (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Piezoelectric ceramic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2596837C1 true RU2596837C1 (en) | 2016-09-10 |
Family
ID=56892467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015132967/03A RU2596837C1 (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Piezoelectric ceramic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2596837C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63182255A (en) * | 1987-01-21 | 1988-07-27 | 京セラ株式会社 | Piezoelectric ceramic composition |
UA8598A1 (en) * | 1988-06-30 | 1996-09-30 | Hауково-Дослідний Інститут Реактивів І Матеріалів Для Електронної Техніки (Hді Реактивелектрон) | Piezoelectric ceramic material |
US6126743A (en) * | 1993-03-12 | 2000-10-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing dielectrics and fine single crystal powders and thin film capacitor |
RU2259973C2 (en) * | 2003-06-09 | 2005-09-10 | Научно-исследовательский институт физики при Ростовском государственном университете | Charge for preparing piezoceramic material |
KR100765176B1 (en) * | 2006-05-27 | 2007-10-12 | 류주현 | Piezoelectric ceramics and the manufacturing method thereof |
-
2015
- 2015-08-06 RU RU2015132967/03A patent/RU2596837C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63182255A (en) * | 1987-01-21 | 1988-07-27 | 京セラ株式会社 | Piezoelectric ceramic composition |
UA8598A1 (en) * | 1988-06-30 | 1996-09-30 | Hауково-Дослідний Інститут Реактивів І Матеріалів Для Електронної Техніки (Hді Реактивелектрон) | Piezoelectric ceramic material |
US6126743A (en) * | 1993-03-12 | 2000-10-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing dielectrics and fine single crystal powders and thin film capacitor |
RU2259973C2 (en) * | 2003-06-09 | 2005-09-10 | Научно-исследовательский институт физики при Ростовском государственном университете | Charge for preparing piezoceramic material |
KR100765176B1 (en) * | 2006-05-27 | 2007-10-12 | 류주현 | Piezoelectric ceramics and the manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100282598B1 (en) | Piezoelectric Ceramic Composition | |
JPH11292625A (en) | Production of piezoelectric ceramic | |
Peng et al. | Effects of PNN/PZT ratios on phase structure, electric properties and relaxation behavior of PZN–PNN–PZT ceramics | |
Tsai et al. | Electrical properties and temperature behavior of ZnO-doped PZT–PMnN modified piezoelectric ceramics and their applications on therapeutic transducers | |
JPS5939913B2 (en) | Method of manufacturing piezoelectric porcelain | |
Han et al. | High piezoelectricity performance in PSBZT ceramic for ultrasonic transducer | |
RU2498958C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
RU2596837C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
RU2498960C2 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
RU2498959C2 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
RU2358953C2 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
EP0034342B1 (en) | Piezoelectric oxide material | |
JPS5841790B2 (en) | oxide piezoelectric material | |
Wang et al. | BCHT lead-free piezoelectric ceramics preparation and ultrasonic transducer fabrication via powder injection molding using simple binder | |
RU2453518C2 (en) | Piezoceramic material | |
RU2597352C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
RU2542012C1 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
JP2003163390A (en) | Piezoelectric transformer and piezoelectric ceramic material | |
KR20100049912A (en) | Composition of lead-free piezoelectric ceramics for sensor and actuator and making method for the same | |
JPH02303172A (en) | Piezoelectric porcelain composition | |
JPS60123079A (en) | Ceramic piezoelectric material | |
JP2017165618A (en) | Piezoelectric ceramic composition and method for producing piezoelectric ceramic composition | |
JPS6022837B2 (en) | oxide piezoelectric material | |
JPS5831750B2 (en) | oxide piezoelectric material | |
JP2003192434A (en) | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190807 |