Céramique piézoélectrique: une exploration diversifiée des matériaux et des procédés de moulage du testeur zj - 3 Precision d33

Collecte des données: Beijing JingKe Zhizhong Technology Development Co., Ltd

Mots clés: test de précision d33, PZT, Polarisation, ligne de retour à hystérésis

La céramique piézoélectrique, en tant que branche clé de la céramique électronique, est un matériau céramique fonctionnel qui permet la conversion mutuelle de l'énergie mécanique et électrique. Son effet piézoélectrique inverse positif unique le rend important dans de nombreux domaines tels que les capteurs piézoélectriques, les entraînements, les transducteurs ultrasonores, les buzzers piézoélectriques et les filtres. Actuellement, les céramiques piézoélectriques utilisent principalement des solutions solides telles que le titanate de zirconium de plomb (PZT), le Niobate de plomb et d'autres comme matières premières, ces matériaux, bien que présentant une fragilité importante, peuvent être simplement préparés par la méthode de pressage à sec, la méthode de pressage isostatique, la méthode du Film laminé, la méthode de coulée et d'autres procédés de moulage. Instrument grand public et fiable sur le marché actuel: testeur de précision d33 de type zj - 3 (créé par l'Académie chinoise des sciences et Zhi Jing, fonctionBride de bloc d31, bride de bloc D15, bride de tube circulaire D15, bride de bloc d31, bride d'étirage de film (nouvelle fonction), fonction d'électrode coplanaire (nouvelle fonction)), dispositif de polarisation piézoélectrique de type PZT - jh10 / 4 (10kV, 4 canaux), dispositif de polarisation piézoélectrique composite de type PZT - jh10 / 1 (film + bloc + air + Huile de silicone), testeur ferroélectrique de type Fe - 5000 (film + bloc + changement de température + banc de sonde), analyseur piézoélectrique de type jkzc - 03a, ces ensembles complets se composent.

Cependant, à mesure que les performances des dispositifs et les applications pratiques continuent de progresser, la conception structurelle des céramiques piézoélectriques devient de plus en plus complexe et précise, et les méthodes de moulage conventionnelles ont du mal à répondre à ces nouveaux besoins. Par conséquent, comment préparer efficacement des céramiques piézoélectriques avec des structures complexes est devenu le point focal commun des chercheurs scientifiques actuels.

1. Principe et processus de préparation de la céramique piézoélectrique

L'effet piézoélectrique d'une céramique piézoélectrique résulte de la différence de répartition des charges du cristal de céramique par rapport à la conductivité de l'électrode. À l'état naturel, les cristaux céramiques présentent une neutralité électrique. Cependant, lorsqu'une céramique piézoélectrique est soumise à une contrainte mécanique ou à l'action d'une pression, sa structure cristalline subit de légères distorsions qui entraînent une répartition inégale des charges positives et négatives, ce qui crée un champ électrique. Ce champ électrique est ensuite collecté efficacement par les électrodes et mis à disposition des circuits externes. Ainsi, le cristal céramique et l'électrode peuvent être considérés comme un composant central de la céramique piézoélectrique. Son processus de préparation couvre quatre étapes clés dans la fabrication d'embryons en céramique, le frittage, l'application d'électrodes et le traitement de polarisation.

2. Principe de l'effet piézoélectrique

L'effet piézoélectrique est le principe central des céramiques piézoélectriques. Lorsqu'une céramique piézoélectrique est soumise à une force extérieure, telle qu'une contrainte mécanique ou une pression, sa structure cristalline subit de légères déformations qui entraînent une redistribution des charges positives et négatives dans le cristal, créant ainsi un champ électrique. Ce champ électrique peut être efficacement capturé par les électrodes et exporté vers des circuits externes pour la conversion et l'utilisation de l'énergie.

★ avec le dispositif de test clé:

À l'heure actuelle, notre pays accorde de plus en plus d'importance à l'essai des matériaux, de nombreuses unités et instituts de recherche scientifique ont de gros problèmes avec le contrôle des produits, mais les matériaux d'essai réels doivent choisir un produit d'essai précis et fiable, de sorte que leurs résultats d'essai et leurs recherches joueront un grand rôle et joueront un grand rôle directeur dans notre production.

Testeur piézoélectrique de type zj - 3 (mesureur de coefficient piézoélectrique statique d33), testeur de film piézoélectrique PVDF
Mots clés: piézoélectrique, matériaux céramiques, macromolécules, d33/d15

I. Introduction du produit:

Le testeur piézoélectrique de type zj - 3 (appareil de mesure du coefficient piézoélectrique statique d33) est un instrument spécial conçu pour mesurer la constante d33 des matériaux piézoélectriques, il peut être utilisé pour mesurer les céramiques piézoélectriques à grande constante piézoélectrique, les monocristaux piézoélectriques à faible constante piézoélectrique et les matériaux polymères piézoélectriques. En outre, il est également possible de mesurer les monocristaux piézoélectriques orientés de manière arbitraire ainsi que la constante piézoélectrique équivalente d '33 de certains dispositifs piézoélectriques, la large plage de mesure de l'instrument, la résolution fine, la fiabilité élevée, l'opération simple, aucune exigence particulière sur la taille et la forme de l'échantillon, les lamelles, les anneaux, les tubes ronds, les carrés, les longues bandes, les coquilles colonnes et hémisphériques, etc. peuvent être mesurés, les résultats de mesure et la polarité sont affichés directement sur le tableau à trois chiffres et demi. Le type zj - 3 ajoute des fonctions telles que la protection contre les décharges électriques, les signaux de décharge et la sortie de forme d'onde testée de l'élément testé, de sorte que l'instrument dispose de signaux de décharge haute tension et de fonctions de protection lors de la mesure d'éléments piézoélectriques non déchargés (en particulier de plus grande taille), cet instrument est engagé dans la production, l'application et la recherche de matériaux piézoélectriques et d'éléments piézoélectriques.

II. Principaux domaines d'application: essai par ultrasons d'essais non destructifs, essai par ultrasons médicaux, aérospatiale, pétrole et gaz, Internet des objets automobile, industrie, procédures de consommation, etc.

Iii. Normes de référence:
Gb3389.4-82 test statique de la constante de déformation piézoélectrique longitudinale d33 de la méthode d'essai des propriétés des matériaux céramiques piézoélectriques

GB / t3389.5-1995 "mode de vibration télescopique d'épaisseur de feuille circulaire de méthode d'essai de performance de Matériau céramique piézoélectrique"

GB000? Tj1.1 / t3389.4-1982 méthode d'essai de performance des matériaux céramiques piézoélectriques colonne longueur longitudinale télescopique mode de vibration

GB / t 3389.7-1986 "test des propriétés diélectriques en champ fort de la méthode d'essai des propriétés des matériaux céramiques piézoélectriques"

GB / t3389.8-1986 "essai du coefficient pyroélectrique de la méthode d'essai de performance des matériaux céramiques piézoélectriques"
Iv. Fonction principale du produit:

* mesure de la constante d33 du matériau piézoélectrique du bloc

* mesure de céramiques piézoélectriques avec une grande constante piézoélectrique

* matériaux monocristallins piézoélectriques et polymères piézoélectriques mesurant de petites constantes piézoélectriques

* mesure des monocristaux piézoélectriques orientés arbitrairement et de la constante piézoélectrique équivalente d '33 de certains dispositifs piézoélectriques

* mesurer le matériau de film mince, c'est - à - dire le PVDF et d'autres matériaux de film mince constante d33

V. Principaux indicateurs techniques

D33 plage de mesure:

★ × 1 arrêt: 10 à 2000pc / N, 20 à 4000pc / N, peut être mis à niveau à 10000pc / n.
★ × 0,1 arrêt: 1 à 200 PC / N, 2 à 400 PC / n.

★ peut être utilisé avec le dispositif de polarisation piézoélectrique de type PZT - jh10 / 4 / 8 / 12

★ peut être utilisé avec zj - d33 - yp15 machine à feuille de tension de tension
Erreur: × 1 arrêt: ± 2% ± 1 chiffre lorsque d33 est de 100 à 4000 PC / N;

Bride de bloc d31, bride de bloc D15, bride de tube circulaire D15, bride de bloc d31, bride d'étirage de film (nouvelle fonction), fonction d'électrode coplanaire (nouvelle fonction)

★ Calibration métrologique taille de l'échantillon standard: 18mm * 0.8mm, temps de vieillissement: 2 - 3 ans (l'une des bases importantes pour juger la performance précise du testeur piézoélectrique)
± 5% ± 1 chiffre lorsque d33 est de 10 à 200 PC / N;
× 0,1 arrêt: ± 2% ± 1 chiffre (lorsque d33 est entre 10 et 200 PC / n)
± 5% ± 1 chiffre lorsque d33 est de 10 à 20 PC / n.
Résolution: × 1 arrêt: 1 PC / N; × 0,1 arrêt: 0,1 PC / n.
Dimensions: dispositif d'application de force: Φ110 × 140 mm; corps de l'instrument: 240 × 200 × 80 mm.
Poids: dispositif d'application de force: environ 4 kg;
Corps de l'instrument: 2 kg.
Alimentation: 220 volts, 50 Hz, 20 Watts.

★ Paramètres supplémentaires:

3. Préparation du système embryonnaire

La préparation du corps embryonnaire est un maillon clé de la production de céramiques piézoélectriques. Dans la sélection des matières premières, le système de titanate de plomb zirconium (PZT) est principalement utilisé, tandis que le système sans plomb à base de titanate de baryum (BTO), de titanate de bismuth et de sodium (NBT), de Niobate de potassium et de sodium (knn) est également disponible. Le dosage des matières premières au sein de ces systèmes peut être ajusté de manière flexible en fonction des besoins réels afin de garantir que les performances du produit final répondent aux exigences. Après avoir terminé le rapport de composition des matières premières, il doit être transformé en une pâte uniforme et délicate, puis par un processus de moulage approprié, la pâte est façonnée dans le corps embryonnaire en céramique de la forme souhaitée.

4, frittage

Le frittage est un autre lien important dans la production de céramiques piézoélectriques. Il implique le réarrangement et la proximité des particules et vise à favoriser la densification du matériau et la croissance des grains. Si la température de frittage est trop élevée, cela peut entraîner une croissance anormale des grains de céramique ou une structure tissulaire inégale, et inversement, une température de frittage trop basse peut affecter le développement des grains. Tous ces facteurs peuvent avoir un effet néfaste sur les propriétés piézoélectriques et mécaniques des éléments céramiques piézoélectriques.

Phase initiale (phase de liaison des particules, avant 1050 ℃)

Stade intermédiaire (stade de croissance des grains, 1050 - 1200 ° c)

Phase finale (phase de correction des grains, température de frittage optimale de 1200°c)

5, fabrication d'électrode supérieure

Dans la production de céramiques piézoélectriques, la fabrication de l'électrode supérieure est une étape. Il s'agit de recouvrir la surface de la céramique d'une couche de matériau conducteur, généralement en utilisant des métaux tels que Cu, AG, ni, au, réalisés par des techniques telles que la calcination, le dépôt chimique ou le revêtement sous vide. Ce lien est essentiel pour assurer une excellente conductivité et des propriétés des éléments céramiques piézoélectriques.

6, traitement de polarisation

Dans le processus de production de céramiques piézoélectriques, la polarisation est une étape clé. Bien que les grains à l'intérieur de la céramique aient des propriétés de polarisation spontanée, c'est - à - dire ferroélectriques, l'orientation de leurs domaines électriques de polarisation spontanée est aléatoire, ce qui conduit à ne pas montrer d'intensité de polarisation macroscopiquement. Ainsi, une fois l'élément céramique piézoélectrique réalisé, il doit subir un traitement de polarisation pour présenter l'effet piézoélectrique. Ce processus est réalisé en appliquant un champ électrique continu haute tension qui agit de manière à ce que les domaines électriques soient alignés dans une direction particulière. Il est à noter que cet état d'alignement directionnel reste majoritairement préservé, même après élimination du champ électrique, conférant à la céramique un effet piézoélectrique.

★ avec dispositif de polarisation clé:

PZT - jh10 / 4 dispositif de polarisation en céramique piézoélectrique à haute température (1 - 4 pièces en céramique piézoélectrique polarisées simultanément sous 10kV)

Mots clés: polarisation piézoélectrique, Matériau céramique piézoélectrique, 1 - 4 feuilles

Le dispositif de polarisation piézoélectrique haute tension PZT - jh10 / 4 est principalement utilisé pour le traitement de la polarisation de la céramique piézoélectrique ou d'autres matériaux piézoélectriques en dessous de 10kV, largement utilisé dans les universités et les universités et les unités de recherche et de production engagées dans la recherche ou la production de matériaux piézoélectriques.

Caractéristiques principales:

1. Capable de polariser 1 - 4 pièces d'échantillon en même temps

2. Trois ensembles de pinces de test sont disponibles (peut tester la poudre, un échantillon unique, et mince feuille de céramique piézoélectrique)

2. Sûr et fiable, compensation de température rapide et haute précision de température constante

3. Chaque circuit a une fonction de protection de coupure lorsque le courant de fuite dépasse la valeur spécifiée, n'affecte pas la polarisation des autres échantillons, d'autres boucles peuvent compléter la polarisation selon le temps de polarisation normal.

4. Toute taille d'échantillon de préhension est 3 - 40mm feuille carrée ou échantillon rond

7, puissance de travail: AC220V 50 / 60Hz

8, puissance nominale: 2.0kw

9, test de polarisation ou de résistance à la tension du matériau piézoélectrique: DC: 0 - 10kV (± 5% + 2 mots) réglable en continu

10, courant total: 10mA

11, courant de coupure par voie: 0.5ma

12, temps de chauffage: peut être réglé automatiquement

13, élément chauffant: fil de résistance de haute qualité

14, nombre d'échantillons d'essai 1 fois: peut charger 1 - 4 morceaux d'échantillon

15, température nominale: ≤180℃

16, température maximale: 200 ℃

17, méthode de contrôle de la température: contrôle intelligent de la température constante (table d'importation), programme multisegment contrôlable

18, échantillon: la taille de l'échantillon est 3 - 40mm feuille carrée ou échantillon rond

19, dimension extérieure: 875 * 470 * 400 (mm)

20, ★ sonde de polarisation: électrode de cuivre de haute qualité (0,2 mm)

21, ★ échantillon polarisé Standard: 8 morceaux (10mm * 1.5mm)

21, ★ dispositif d'équipement d'accompagnement: capable de coopérer avec les testeurs piézoélectriques zj - 3 et zj - 6 pour la mesure

22, ★ dispositif d'équipement d'accompagnement: peut être configuré 10mm, 20mm, 30mm, 40mm pince de compression

1, changement d'orientation des domaines électriques avant et après polarisation

Au cours de la polarisation de la céramique piézoélectrique, l'orientation des domaines électriques change considérablement. Céramique non polarisée dont l'orientation des domaines électriques polarisés spontanément est aléatoire, conduisant à une intensité de polarisation macroscopiquement non apparente. Cependant, après traitement par un champ électrique à courant continu à haute tension, il se produit un alignement directionnel des domaines électriques dans une direction particulière. Bien que cet état d'alignement directionnel puisse être conservé en grande partie après élimination du champ électrique, conférant ainsi à la céramique un effet piézoélectrique. Ce changement est essentiel pour la performance et la fonctionnalité des céramiques piézoélectriques.

★ Équipement clé pour les tests de matériaux

Testeur ferroélectrique modèle Fe - 5000

Mots clés: ligne de retour d'hystérésis, testeur ferroélectrique, tension, fréquence , déformation électrogène, courbe papillon

I. Introduction du produit:

Testeur ferroélectrique modèle Fe - 5000C'est un dispositif d'essai de matériau de performance ferroélectrique de grande échelle, cet équipement peut être adapté à la mesure de la performance électrique du film ferroélectrique, du Matériau ferroélectrique (à la fois le matériau en bloc), peut mesurer la ligne de retour d'hystérésis du film ferroélectrique, peut mesurer la valeur du film ferroélectrique avec Une ligne de retour d'hystérésis asymétrique. Le test de contrainte électrogène peut être effectué, la fonction de courbe de papillon peut être effectuée, l'équipement peut également étendre la résistance à haute température, le diélectrique à haute température, la courbe de tension Capacitive, TSC / tsdc et d'autres fonctions. Cet instrument est l'un des équipements importants impliqués dans la production, l'application et la recherche de matériaux piézoélectriques et de composants piézoélectriques, déjà largement utilisés dans les grandes universités et instituts de recherche.

II. Principaux indicateurs techniques:

1, tension de signal de sortie:: ±10 kVFonction de courbe papillon électrosensible extensible

2, la température; Température ambiante - 200 ℃, précision de contrôle de la température: ± 1 ℃

3, contrôle de la fréquence d'application 0,01 à 1khz (céramique, monocristallin, film) Logiciel côté PC pour contrôler les paramètres personnalisés;

4, le courant de sortie de contrôle 0 à ± 50mA est réglable en continu, le logiciel côté PC contrôle les paramètres personnalisés.

5, gamme de fréquence d'essai de ligne de retour d'hystérésis dynamique 0.01hz-5khz

7, le temps minimum de maintien de largeur d'impulsion est 20us; le temps minimum de front montant est 10us;

8, fréquence de test de fatigue 500 kHz (amplitude 10 vpp, capacité de charge 1 nf); Fréquence de fatigue jusqu'à 5 kHz après utilisation de l'amplificateur haute tension;

9, vitesse d'essai: temps de mesure "5 secondes / échantillon • point de température

10, spécification de l'échantillon: taille du matériau du bloc: diamètre 2 - 100mm, épaisseur 0,1 - 10mm

11,Fonctions principales: ligne de retour d'hystérésis dynamique dhm, ligne de retour d'hystérésis statique SHM, caractéristiques I - V, impulsion PUND, fatigue fatale, résistance au choc BDM, courant de fuite LM, courant - polarisation, force de maintien RM,

10. Une résolution de charge d'au moins 10 MC;

Plage de mesure du courant de fuite: 1pa ~ 20 ma, résolution pas inférieure à 0,1 Pa;

12, méthode de contrôle: contrôle en temps réel par ordinateur, affichage en temps réel, calcul de données en temps réel, analyse et stockage

13, logiciel d'acquisition: logiciel d'acquisition automatique, l'analyse peut être compatible avec d'autres logiciels Mainstream connexes.

14, précision d'essai: ± 0.05%

15, tension intégrée: ± 20v

Modules extensiblesPour:

Impression impression im

Test de changement de température tHM

Module pom pour la fonction de mesure de polarisation

Le module CVM réalise un test capacitif à petit signal, obtient une courbe C - V

Le module pzm réalise des tests de caractérisation piézoélectrique

Le module DPM teste les propriétés diélectriques

Le module RTM teste les propriétés de résistance / résistivité

Le module ccdm réalise des tests de charge et de décharge capacitive.

7. Technologie de préparation de céramique piézoélectrique pour les structures complexes

Rôle joué par les céramiques piézoélectriques de structures complexes dans les mouvements multidimensionnels et les applications intégrées telles que les robots flexibles et les dispositifs de préhension. Ce type de céramique présente un effet piézoélectrique multidirectionnel permettant un contrôle précis de la position et de la force. Son épaisseur non uniformément répartie, son champ électrique ou ses contraintes mécaniques, ainsi que ses propriétés polyvalentes telles que l'acoustique, la mécanique, l'électricité et l'optique intégrées, le rendent brillant dans des scènes spéciales telles que des lentilles acoustiques, des guides d'ondes et des cavités résonantes. En outre, les céramiques piézoélectriques de structures complexes sont également largement utilisées dans les applications nécessitant une adaptation aux surfaces courbes ou un ajustement serré, telles que les capteurs corporels, les dispositifs biomédicaux et les technologies portables.

1. Robot flexible, lentille acoustique, capteur humain
Lors de la préparation de céramiques piézoélectriques à structure complexe, la phase de moulage du lien de préparation du système embryonnaire n'est en effet pas un petit défi. Les procédés de moulage traditionnels, tels que le pressage à sec, le pressage isostatique et le moulage par coulée, sont principalement adaptés aux céramiques piézoélectriques de structure simple. Cependant, avec les progrès continus de la technologie, certaines méthodes de moulage innovantes, telles que la technologie de moulage sans moule (fabrication Additive), le moulage par injection de gel et le moulage par injection, entre autres, ont été appliquées avec succès à la préparation de céramiques piézoélectriques structurelles complexes. L'introduction de ces nouveaux procédés a donné un élan considérable à des domaines tels que la robotique flexible, les lentilles acoustiques et les capteurs humains.

8. Technologie de moulage sans moule

La technologie de moulage sans moule des céramiques piézoélectriques, également connue sous le nom de fabrication Additive, est une méthode de moulage très précise sur le marché actuel. Il repose principalement sur l'accumulation ou la solidification de matériaux couche par couche après modélisation 3D pour construire l'objet souhaité, non seulement avec une efficacité de moulage élevée, mais encore moins avec l'utilisation de moules, ce qui permet de répondre de manière flexible aux exigences de fabrication personnalisées, holistiques et complexes.

9. Technologie de moulage en écriture directe (DIW)

La technique de moulage en écriture directe, en tant que type de fabrication Additive, consiste à Extruder une pâte céramique configurée couche par couche et à la déposer au moyen d'une tête de pulvérisation en écriture directe, formant ainsi un corps embryonnaire. Cette technologie n'est pas très exigeante pour l'environnement et l'équipement est relativement simple, la tête de pulvérisation étant généralement actionnée par un gaz ou un dispositif mécanique, sans conditions supplémentaires telles que laser, chauffage ou UV. Il présente donc des avantages importants tels que faible coût, teneur élevée en solides et densité élevée, ce qui le rend idéal pour la préparation de céramiques piézoélectriques à grande portée et structure en surplomb. En effet, la technique de moulage en écriture directe est devenue une méthode de fabrication Additive dans la préparation de céramiques piézoélectriques. Cependant, la conception du support n'étant pas réalisable avec la technologie diw, il est nécessaire que la barbotine utilisée présente une bonne viscoélasticité pour assurer la formation de filaments continus et sans point d'arrêt sous l'effet du cisaillement de la buse et maintenir ainsi l'intégrité de la structure.

Affichage de pièces frittées en céramique PZT moulées en écriture directe à l'encre
Grâce à la technologie de moulage en écriture directe, en utilisant une pâte céramique en forme d'encre, une pièce frittée en céramique PZT a été préparée avec succès. Cette technologie permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi d'améliorer l'efficacité de la production, offrant de nouvelles idées pour la préparation de céramiques piézoélectriques.

10. Technologie de moulage par impression jet d'encre (Ljp)

La technologie de moulage par impression jet d'encre permet un moulage rapide en projetant de l'encre céramique couche par couche sur le support. Dans ce processus, la formulation mixte de poudres céramiques, de liants et d'autres additifs organiques est essentielle, affectant directement les propriétés physiques de l'encre telles que la viscosité, la tension superficielle, la conductivité, etc. En outre, une teneur élevée en matière sèche et une vitesse de séchage sont également essentielles pour assurer la qualité du moulage. Cette technique est privilégiée pour son faible coût et sa simplicité de fabrication, mais elle est surtout adaptée à la préparation de petits éléments céramiques piézoélectriques et, comme la technique de moulage en écriture directe, ne permet pas de concevoir des structures de support, limitant ainsi sa capacité à imprimer des éléments complexes et à contrôler la structure.

11. Technologie de photodurcissement

La technique de moulage par photopolymérisation consiste à mélanger une poudre céramique avec une résine photosensible durcissable, puis à la solidifier par balayage UV partiel. Cette technique peut être divisée en microlithographie stéréoscopique (SLA) et technologie de traitement de la lumière numérique (DLP), cette dernière étant une technologie développée plus tard dont la pâte se solidifie dans une zone étroite entre la couche de moulage précédente et le fond du cylindre de charge, ce qui évite efficacement la destruction de la pièce moulée par les forces de cisaillement de la pâte à haute viscosité apportées par la repeindre à la racle dans le SLA et permet un contrôle plus précis de la hauteur de la tranche. Cependant, limitée par les dimensions du cylindre de moulage, cette technique n'est pas encore utilisable pour la préparation d'éléments céramiques piézoélectriques de grandes dimensions.

Les avantages de la technologie de moulage par photopolymérisation sont ses cycles de production courts, sa qualité de surface de prototypage exceptionnelle et sa production automatisée réalisable. Mais en même temps, il y a des défis tels que la déformation par déformation possible des prototypes, le coût relativement élevé et le problème de la microtoxicité des résines photosensibles.

1. Présentation d'exemples de techniques de traitement numérique de la lumière formant des céramiques piézoélectriques et leur association avec des matériaux composites piézoélectriques
En utilisant la technologie de traitement de la lumière numérique, nous avons préparé avec succès des composants en céramique piézoélectrique et les avons étudiés en détail. Dans le même temps, nous explorons également les applications potentielles des composites piézoélectriques dans le processus de moulage par traitement numérique de la lumière.

12. Technologie de dépôt par fusion (FDM)

La technique de moulage par dépôt fondu utilise principalement comme matière première un mélange de résine thermoplastique et de poudre céramique. Son procédé consiste à chauffer la matière première à une température légèrement supérieure à son point de fusion pour la rendre fluide. Ensuite, sous le contrôle précis d'un ordinateur, le fluide est progressivement extrudé et déposé sur un support en fond, formant une ébauche crue par superposition de couches, la précision du produit final pouvant atteindre l'ordre du millimètre.

1. Photo en Coupe de la céramique piézoélectrique à gradient de type dépôt fondu
La technologie de moulage par dépôt fondu se distingue par son processus de fabrication facile, ses économies de coûts et sa flexibilité de conception, tout en étant assez simple à entretenir. Cependant, en raison du point de fusion généralement élevé des matériaux céramiques, il est souvent impossible de mouler directement avec le processus FDM. Par conséquent, il est courant de mélanger des particules de céramique avec un matériau thermoplastique pour créer un matériau en soie spécialement conçu pour l'impression. Cette méthode d'application limite dans une certaine mesure la gamme de matériaux pouvant être utilisés. Actuellement, les études utilisant le procédé FDM pour la préparation de céramiques piézoélectriques sont encore relativement rares.

13. Technologie de moulage par injection

Le procédé de moulage par injection consiste à mélanger uniformément la poudre avec le liant dans des proportions déterminées, puis à l'injecter à une certaine vitesse à l'intérieur de la cavité du moule pour former une ébauche. Après dégraissage et frittage à haute température, on obtient un produit céramique dense. Non seulement cette technologie a des cycles de production courts et des produits finis uniformes, mais elle convient également à la production en série et l'opération est également assez flexible. Mais il convient de noter que sa teneur en matière organique dans le produit fini est relativement élevée et que des fissures peuvent survenir lors du dégraissage, ce qui affecte la compacité.

1. Diagramme de processus de moulage par injection de poudre céramique piézoélectrique
Actuellement, bien que la technologie de moulage par injection ait reçu beaucoup d'attention dans la préparation de composites piézoélectriques à base de plomb et de matrices piézoélectriques, cette technologie s'applique également à la préparation de céramiques piézoélectriques sans plomb. Avec les progrès continus de la technologie, il est devenu possible de réaliser une production de masse de céramiques piézoélectriques sans plomb.

14. Technologie de moulage par injection de gel

La technologie de moulage par injection de gel est un nouveau processus de moulage de taille nette après le moulage par injection et le moulage par injection. Il combine habilement la chimie des polymères macromoléculaires avec les principes de la Rhéologie. En effet, c'est dans une barbotine céramique à forte teneur en phase solide (Fraction volumique supérieure à 50%), de faible viscosité (inférieure à 1 pa.s) que l'on ajoute une faible concentration de monomère organique et d'initiateur, puis que l'on coule. Dans des conditions spécifiques, les monomères organiques dans la pâte subiront une réaction de polymérisation in situ, formant une structure réticulée solide et réticulée, ce qui incitera la pâte à se solidifier rapidement in situ et, à son tour, à réaliser la mise en forme in situ de l'ébauche en céramique. Après des étapes ultérieures telles que le démoulage, le séchage, l'égouttage (pour éliminer les matières organiques) et le frittage, le produit céramique désiré est obtenu.

1. Application de la technologie de moulage par injection de gel dans la préparation de composants taozhen
En utilisant la technologie de moulage par injection de gel, il est facile de préparer des pièces de taoxing avec des formes complexes. Cette technologie repose sur une pâte céramique stable, à haute teneur en phase solide et à faible viscosité, ce qui est essentiel pour obtenir d'excellents résultats de moulage par injection. Une teneur élevée en phase solide contribue à réduire le retrait à sec de l'ébauche et donc les risques de déformation; Alors que la faible viscosité assure que le corps en suspension peut remplir suffisamment le moule lors de l'injection, tout en favorisant l'exclusion du gaz enveloppé. Le Slurry stable garantit en outre que le flan présente une Microstructure uniforme, jetant les bases pour l'obtention finale d'un produit de haute performance.

Les avantages de cette technologie sont son excellente homogénéité, sa résistance élevée à l'ébauche, sa facilité de manipulation et son adaptabilité à l'usinage, ce qui permet de préparer des céramiques piézoélectriques de grande taille et de structure complexe. Cependant, la technologie présente également des défis tels que le degré d'automatisation relativement faible et les difficultés de séchage.

15. Résumé

Avec l'évolution quotidienne de la technologie, le processus de moulage de la céramique piézoélectrique est de plus en plus riche et évolue vers la technologie de moulage rapide. Cependant, ces processus sont encore confrontés à de nombreux défis, tels que la nécessité inévitable d'incorporer des matières organiques telles que des liants et des dispersants dans la préparation des boues, ce qui entraîne souvent des problèmes tels que des temps de dégraissage plus longs, des déformations du produit et une diminution de la densité et de la résistance. Par conséquent, le processus de moulage des futures céramiques structurelles complexes devrait viser à minimiser l'utilisation de matières organiques tout en répondant aux exigences de qualité de moulage afin d'obtenir de meilleures performances. En outre, les propriétés piézoélectriques des céramiques peuvent être encore renforcées par des moyens tels que la modification du dopage, l'optimisation de la texture et l'application de matériaux composites.

Liu Kai, Sun Tze, Shi Yusheng et al. ont exploré l'état actuel et les perspectives futures de la céramique piézoélectrique pour la fabrication Additive, le contenu pertinent a été publié dans la revue inorganic materials.

2. Zeng Wenzhou, Chen Yan, Yuan Weixian et al. ont fait une revue complète du processus de préparation de la céramique piézoélectrique de structure complexe, l'article a été publié dans le magazine China Ceramics.

3. Qiberwu a publié un article dans le journal journal of instrumentation and instrumentation, qui a étudié la technologie de moulage par injection de gel des céramiques piézoélectriques PZT.

4. Liu Chunlin, Qin Xiao, Wu Dong et al. ont exploré l'application de la technologie de moulage par injection de poudre dégraissée soluble dans l'eau dans la préparation de la céramique piézoélectrique plzt et ont mené des recherches sur ses propriétés piézoélectriques, les résultats pertinents ont été publiés dans Silicate acta.

5. Sheriro a mené une nouvelle étude de moulage par injection de gel pour les matrices céramiques PZT finement structurées à l'Université South Central.