Что такое «ЦТС» ?;

ЦТС или цирконат титанат свинца (Pb[Zr_(х),Ti_(1-х)]O₃), является одним из наиболее широко используемых в мире пьезоэлектрических керамических материалов. При синтезе ЦТС имеет структуру кристалла перовскита, каждая единица которого состоит из небольшого четырехвалентного иона металла в решетке больших двухвалентных ионов металла. В случае ЦТС небольшой четырехвалентный ион металла, как правило, титан или цирконий. Большой двухвалентный ион металла, как правило, свинец. В условиях, которые приводят к тетрагональной или ромбоэдрической симметрии в кристаллах ЦТС, каждый кристалл имеет дипольный момент.

ЦТС материалы и пьезоэлектрические материалы в целом, обладают уникальным набором свойств. В общем случае, если пьезоэлектрический материал деформируется, создается электрический заряд – так называемый пьезоэлектрический эффект. В противоположность этому явлению также справедливо: если электрическое поле применяется к пьезоэлектрическому материалу, происходит деформация – так называемый обратный пьезоэлектрический эффект.

ЦТС – оксиды металла на основе пьезоэлектрического материала, разработан учеными из Токийского технологического института около 1952 года. По сравнению с ранее открытыми металлическими оксидами на основе пьезоэлектрического материала титаната бария (BaTiO₃), ЦТС материалы обладают большей чувствительностью и имеют более высокую рабочую температуру.

ЦТС материалы, предоставленные APC International Ltd изготавливаются из высокой чистоты прекурсоров, оптимизация свойств для конкретных изделий производиться за счет соотношения циркония и диоксида титана, и/или в том числе второстепенного сырья.

Как изготавливают ЦТС?

Процесс изготовления ЦТС порошков состоит из шести различных отдельных операций.

Рисунок 1 – Технология изготовления изделий ЦТС

Сырье высокой чистоты оценивается и выбираеться по всему миру. Критерии выбора, кроме чистоты, включает активность материала и лимит на конкретные вредные примеси.

После того как каждый материал выбран и одобрен для использования, он точно взвешивается и передается на мокрый помол. Эти ингредиенты измельчают мокрым помолом вместе в соответствующих пропорциях, чтобы обеспечить равномерное распределение частиц по размерам. Точный контроль распределения частиц по размерам необходим для обеспечения соответствующей активности во время обжига.

После мокрого помола, продукт сушат и подготавливают для обжига. Продукт должен прокаливаться в высокочистых тиглях, чтобы гарантировать отсутствие химических загрязнителей в конечном продукте. Операция обжига проводится на воздухе при 1000 ° С, где образуется желаемая ЦТС фаза.

Важно помнить, что основной ингредиент материала ЦТС – оксид свинца, который является опасным материалом с относительно высоким давлением паров при температуре обжига. Таким образом, можно изменить желаемый состав, позволяя ему слишком интенсивно испаряться во время обжига. Собственные меры используемые для предотвращения потери синца не играют существенной роли.

После обжига, порошок ЦТС возвращается на помол для обеспечения однородности и подготовки материала для введения органического связующего. Связующее в виде шлама подается в распылительную сушилку, где вода испаряется. Успешная операция сушки распылением требует опытных операторов, которые могут регулировать температуру внутри устройства в соответствии с содержанием твердых веществ в суспензии материала, а также объем раствора на входе в сушилку.

Цель распылительной сушки материала ЦТС – получение порошка содержащего полые сферы с узким распределением частиц по размерам.

Для морфологии материала ЦТС важно полностью заполнить кристаллами поры в процессе сухого прессования при производстве пьезокерамики. соответствующее распределение частиц ЦТС по размерам позволяет выпускать воздуха по всему объему в процессе уплотнения, избегая его ламинирования в формах.

Из чего изготавливают ЦТС?

ЦТС был разработан около 1952 года в Токийском технологическом институте. ЦТС состоит из двух химических элементов, свинца и циркония в сочетании с титаном. ЦТС формируется при очень высоких температурах. Частицы отфильтровываются с помощью механического фильтра.

Использование керамики ЦТС

ЦТС керамика используется в широком спектре устройств. Датчик из ЦТС порошков, как правило, используется при высокой связи и/или высокой чувствительности к заряду, например, в потоке или датчики уровня, ультразвуковые датчики неразрушающего контроля/оценки устройств, или для точной инспекции автомобильного транспорта, структурной или аэрокосмической продукции. Характеристики материала включают в себя высокую диэлектрическую проницаемость, высокие электромеханические связи, высокую чувствительность к электрическому заряду, высокую плотность с тонкой структурой зерна, высокую температуру Кюри, и чистую, бесшумную частотную характеристику.

Сегнетожесткие ЦТС керамические порошки используются, когда высокие энергетические характеристики являются обязательными, в том числе такие устройства как ультразвуковые очистители, гидроакустические устройства и т.д. К важными характеристикам порошков относят высокий пьезомодуль (d33), высокую механическую добротность, что снижает механические потери и позволяет снизить рабочую температуру; низкий коэффициент рассеяния, что обеспечивает не высокий нагрев, более экономичную эксплуатацию, высокую стабильность низких диэлектрических и механических потерь в сложных условиях.

Что такое ЦТС?