压电材料

基于锆钛酸铅(PZT)的压电材料

PI陶瓷提供多种基于改性锆钛酸铅(PZT)和钛酸钡的压电陶瓷材料。“软质”和“硬质”压电陶瓷的命名是指偶极或磁畴的移动性,也指极化和去极化特性。促动器应用中使用的是带小极性反转场强的铁电软压电陶瓷,而铁电硬PZT材料主要用于大功率声应学用中。此外,PI陶瓷还提供无铅压电陶瓷(目前主要用作超声换能器)和晶体促动器材料。 就应用特有属性而言,促动器和换能器可用特殊材料制造,尽管技术实施上必须另做检查。 材料属性的分类依据EN 50324欧洲标准。

软压电材料

压电促动器和传感器的理想选择

即使在场强相对较小时,由于其典型的较高磁畴移动性,铁电软压电陶瓷材料也很容易被极化。软PZT材料的优点是压电应变常数大,介电系数居中、耦合因子高。

 

应用

软压电陶瓷的重要应用领域:促动器(用于微定位和纳米级定位)、传统振动探测器、超声波发射器和接收器等传感器(用于流量或标高测量、目标识别或监测)以及声音传感器、麦克风、乐器拾音器等电声应用。

材料特性及分类



PIC151PICA Stack/Thru促动器及压电管系列的标准材质
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                                                                                                                                                                                                 介电常数大、耦合因子大、压电应变常数大、居里温度相对较高      
适用于                                                                                                                                                 促动器、低功耗超声波换能器、低频声音传感器
基于EN 50324-1的分类 600
MIL-标准DOD-STD-1376AII

PIC255 PICA Power、DuraAct、PICA Shear及压电管系列的标准材质
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                                                                                                                                                                                                居里温度高、介电常数居中、耦合因子大、应变常数大、机械品质因数小、温度系数小、极性反转场强较大(>1kV/mm)       
适用于                                                                                                                                                动态操作条件和高环境温度下的促动器应用、低功耗超声波换能器、非共振宽带系统、力撷取及拾音传感器
基于EN 50324-1的分类200
MIL-标准DOD-STD-1376AII
PIC155
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                                                                                         居里温度极高、介电常数居中、机械品质因数小、温度系数小、灵敏度(g系数)高                                                                                        
适用于要求较大的g系数(压电电压系数)的应用,例如带前置放大器的麦克风和拾振器、低频振动测量
基于EN 50324-1的分类200
MIL-标准DOD-STD-1376AII

PIC153 PICA Stack/Thru系列特殊促动器及胶合弯曲致动器的材质
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                           介电常数和耦合因子极大、应变常数大、185°C左右的居里温度      
适用于水听器、用于医学诊断的传感器以及PZT转换器s
基于EN 50324-1的分类600
MIL-标准DOD-STD-1376AVI

PIC152                                     
材质改性锆钛酸铅
特点带极小温度系数的介电常数                                                     
适用于力和加速度传感器                             
基于EN 50324-1的分类200
MIL-标准DOD-STD-1376AII

硬压电材料

超声波换能器的高性能材料

铁电硬PZT材料可承受很高的电气和机械应力,且特性几乎保持不变。 此类材料的优点是其介电常数居中、压电耦合因子大、机械品质高以及高机械负载和大场强下良好的稳定性。介电损失小使其在共振模式中仍可持续使用,且元器件内部产生的热量很少。

应用

大功率声应用尤其得益于硬压电材料的特性。应用领域包括超声波清洗(一般在千赫频率范围内)、材料机加工(超声波焊接、压焊、钻孔等)、超声波处理器(如用于喷洒液体介质)、医疗领域(超声波牙垢去除、手术器械等)和声纳技术。

材料特性及分类

 

PIC181                                     
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                       机械品质因数极大、介质和弹性常数拥有良好的温度和时间稳定性         
适用于大功率声应用、共振模式超声应用
基于EN 50324-1的分类100
MIL-标准DOD-STD-1376AI

PIC184                                     
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                       机电耦合因子大、质量因数较大、良好的机电稳定性            
适用于大功率超声应用、水声学、声纳技术
基于EN 50324-1的分类100
MIL-标准DOD-STD-1376AI

PIC144                                     
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                   机电耦合因子大、质量因数大、良好的机电稳定性、抗压强度大
适用于                                                                                                       大功率超声应用、水声学、声纳技术
基于EN 50324-1的分类100
MIL-标准DOD-STD-1376AI

PIC241                                     
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                        机械质量因数大、比PIC181更大的介电常数                                                                                                       
适用于大功率声应用、压电马达驱动                                                                           
基于EN 50324-1的分类100
MIL-标准DOD-STD-1376AI

PIC300                                     
材质改性锆钛酸铅
特点                                                                                       居里温度极高                                                                                                                                                               
适用于温度高达250°C的应用(短时间内可达300°C)                                                          
基于EN 50324-1的分类100
MIL-标准DOD-STD-1376AI

无铅压电材料

无铅压电材料走向工业应用的第一步

随着PIC700材料开始进行实验室生产,PI陶瓷率先在市场上推出首批无铅压电陶瓷材料。PIC700是基于钛酸铋钠(BNT),特性与钛酸钡材料非常相似。PIC700适用于兆赫范围内的超声波换能器以及声纳和水听器应用。

PIC700
材质改性钛酸铋钠
特点                                                                                                                                                                     与传统PZT材料相比,其最高工作温度200°C、密度低、厚度方向振荡的耦合因子大、介电常数和压电耦合因子小
适用于超声波换能器>1 MHz
PIC701 
MaterialModified bismuth sodium titanate 
Characteristics                                                                                       Max. operation temperature 230 °C, low density, high coupling factor of the thickness oscillation, low permittivity, and piezoelectric coupling factors compared with conventional PZT materials 
Suitable forUltrasonic transducers >1 MHz 

Modified Barium Lead Titanate

Barium lead titanates are mainly used in sonar technology and in some therapeutic, ultrasonic medical applications because of their Curie temperature of up to 150°C. As one of the first piezo ceramic that could be industrially manufactured, modified barium lead titanate is today only used manly for maintaining old products. PI Ceramic manufacturs modified barium lead titanates on request.


材质说明

数据表

材质说明

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系数与温度的关系

电容C的温度曲线

纵向振荡的谐振频率fs的温度曲线

横向振荡的耦合因子k31的温度曲线

压电应变常数d31的温度曲线

具体特点

以PZT陶瓷PIC255为例的热特性

热应变在极化方向和垂直于极化的方向表现出不同的特性。 不极化的压电陶瓷元件具有各向同性。膨胀系数在温度系数约为2 × 10-6 / K时近似呈线性。 极化的PZT压电体中磁畴的择优取向导致各向异性,这是热膨胀特性变化的原因所在。 应用中必须考虑连续温度变化的影响,曲线上较大的变化更容易在首个温度循环中发生。 对于不同的材料,其曲线可能与所示曲线有较大偏差。

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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样本

压电促动器

部件、技术、操作
版本/日期
CAT128 R2
版本/日期
CAT128 R2
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样本

PI压电陶瓷产品

基本原理、特点和应用
版本/日期
CAT125
版本/日期
CAT125
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证书

PI Ceramic REACH法规

符合REACH法规第33(1)条的客户信息
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