溫度對(duì)壓電陶瓷的影響有多大?
壓電陶瓷材料性能取決于溫度,溫度的變化會(huì)使壓電陶瓷的性能發(fā)生很大的改變,比如:靜電容量和損失因子會(huì)隨著溫度的升高而增加,過(guò)高的溫度會(huì)降低性能以及使用壽命。因此溫度是影響實(shí)驗(yàn)效果非常重要因素,建議使用者在不同的應(yīng)用環(huán)境下需要將溫度因素考慮進(jìn)入實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
溫度升高會(huì)導(dǎo)致壓電陶瓷的介電常數(shù)明顯改變,即靜電容量會(huì)發(fā)生改變,從室溫升高到80℃壓電陶瓷的靜電容量會(huì)增長(zhǎng)40%左右。
壓電陶瓷的使用溫度范圍?
這取決于壓電陶瓷材料的居里溫度,我們通常使用的疊堆型壓電陶瓷PSt150系列,居里溫度為155℃,建議安全使用溫度為-25~80℃,對(duì)于高壓壓電陶瓷HS/HT材料居里溫度為340℃,建議安全使用溫度為175℃左右。低壓高溫壓電陶瓷可以耐受的溫度為200℃。
壓電陶瓷的存儲(chǔ)溫度范圍?
建議存儲(chǔ)溫度在-5~40℃,相對(duì)濕度<40%。
動(dòng)態(tài)操作控制器的選擇:
動(dòng)態(tài)操作壓電陶瓷時(shí),由于壓電陶瓷伸縮過(guò)程中內(nèi)部摩擦產(chǎn)生熱量,大約5%-20%的驅(qū)動(dòng)電能轉(zhuǎn)換成壓電陶瓷產(chǎn)生的熱量。
壓電陶瓷在動(dòng)態(tài)操作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱量從而溫度升高,此時(shí)壓電陶瓷的靜電容量也會(huì)隨之升高,因此在選擇配套控制器時(shí),不能單純的按照參數(shù)表中常溫測(cè)得的靜電容量來(lái)計(jì)算所需電流。
居里溫度:
壓電陶瓷的居里溫度是磁性轉(zhuǎn)變的溫度,壓電陶瓷達(dá)到居里溫度點(diǎn)后,壓電陶瓷將會(huì)產(chǎn)生*性退極化,越接近壓電陶瓷的居里溫度,壓電陶瓷的性能改變?cè)酱螅虼嗽谑褂脡弘娞沾傻倪^(guò)程中,一定要遠(yuǎn)低于居里溫度使用,不高于居里溫度的一半。不同材料壓電陶瓷的居里溫度點(diǎn)不同,一般,低壓疊堆壓電陶瓷的居里溫度點(diǎn)大概是150-200℃,低壓高溫壓電陶瓷的局里溫度點(diǎn)為340℃左右,高壓壓電陶瓷的居里溫度大概是215-340℃。
熱膨脹系數(shù)是多少?
低溫疊堆共燒壓電陶瓷(在-40~120℃范圍內(nèi))的軸向線膨脹系數(shù)為負(fù)數(shù) -5ppm/℃,高壓壓電陶瓷的線膨脹系數(shù)為+2ppm/℃。
壓電應(yīng)變能力有的改變嗎?
壓電陶瓷的應(yīng)變能力即:位移/電壓 是以d33系數(shù)體現(xiàn)在材料參數(shù)表里的,與室溫操作相比溫度降低的時(shí)候,應(yīng)變能力隨之度下降。超低溫操作的時(shí)候,壓電效應(yīng)大幅度下降。溫度升高對(duì)d33的影響取決于所采用的壓電陶瓷材料的居里溫度。軟材料體現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)壓電效率降低,當(dāng)升高到80℃的時(shí)候,疊堆壓電陶瓷PSt150/5x5/20 操作電壓在0-150V的時(shí)候,位移大概為19μm, 在室溫條件下,位移大概為20μm。高溫壓電陶瓷材料主要為HS/HT,當(dāng)溫度升高到100℃的時(shí)候,壓電效能增加5%左右。
需要高溫環(huán)境下操作壓電陶瓷怎么辦?
很多應(yīng)用可能會(huì)在高溫的環(huán)境下操作,這時(shí)候標(biāo)準(zhǔn)的壓電陶瓷已無(wú)法滿足用戶的需求,只能選擇特殊材料的高溫壓電陶瓷,芯明天可以提供在高溫200℃環(huán)境下使用的疊堆NAC6024系列或XMT系列機(jī)械封裝壓電陶瓷,可在150℃溫度環(huán)境下使用。
需要高動(dòng)態(tài)操作壓電陶瓷,如何降低溫度呢?
有些需要高頻振動(dòng)比如精密加工、主動(dòng)振動(dòng)控制等應(yīng)用中,如何控制壓電陶瓷因高頻內(nèi)部摩擦導(dǎo)致的溫度升高呢? 我們常用的方法主要是外部風(fēng)冷散熱或者采用芯明天的熱穩(wěn)定及散熱片裝置進(jìn)行快速導(dǎo)熱,從而降低由于高頻生熱而導(dǎo)致的壓電陶瓷損壞的風(fēng)險(xiǎn)。選擇芯明天熱穩(wěn)定裝置,可以使壓電陶瓷的動(dòng)態(tài)功率提高3倍以上。
壓電陶瓷能耐低溫嗎?
當(dāng)然是可以,芯明天可以提供低溫-273℃下使用的壓電陶瓷。但是需要您了解的是低于室溫壓電陶瓷的壓電效應(yīng)會(huì)隨之降低,壓電陶瓷所能產(chǎn)生的出力與位移大幅降低,在低溫<260K時(shí),大約是每K損失0.4%,在液態(tài)氮的環(huán)境下,壓電陶瓷的位移約為室溫位移的10%左右。
我們通常使用的壓電陶瓷為半雙極型壓電陶瓷,即壓電陶瓷可以承受的負(fù)壓為zui大正電壓的20%,由于低溫環(huán)境下,壓電陶瓷材料抵抗退極化的能力急劇增加,在超低溫環(huán)境下,可以雙極型驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷,可以獲得雙倍的位移。比如:PSt150 在低溫77°K,應(yīng)變能力降低到室溫的20%,但是可以通過(guò)雙極性獲得室溫單極性40%的位移。
在超低溫環(huán)境下,需要選擇導(dǎo)熱性更低的錳銅導(dǎo)線,從而保持低溫環(huán)境不受影響。
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