I. Įvadinė švino cirkonio titano taikinių santrauka
Švino cirkonio titano taikiniai, paprastai vadinami PZT medžiagomis, yra susintetintos keraminės medžiagos iš švino, cirkonio, titano ir kai kurių kitų elementų, naudojant specializuotą procedūrą. Ši medžiaga turi daug pjezoelektrinių, feroelektrinių ir dielektrinių savybių. Naudojant elektrinį lauką, PZT medžiagos patiria mechaninę deformaciją. Jis randa pritaikymą pjezoelektriniuose keraminiuose elementuose, sonare, ultragarso įrenginiuose ir pjezoelektriniuose jutikliuose. Kaip ir kitų technologijų atveju, dėl medžiagos grynumo ir našumo nuoseklumo, ypač naudojant aukščiausios klasės-, cirkonio titano taikinius perkeliama į pramonės dėmesį. Šių medžiagų dabar galima įsigyti 99,99 % grynumo.
II. 99,99 % grynumo{2}}švino cirkonio titanato našumo parametrai
Norint užtikrinti patikimą ir stabilų veikimą, reikia kruopščiai kontroliuoti tokius veiksnius kaip grynumas, tankis, kompaktiškumas ir pjezoelektrinis koeficientas. Štai keletas svarbiausių tokio tipo taikinių veikimo savybių.
1. Grynumas: pasiekus 99,99 % priemaišų yra ypač mažai, o tai padeda sumažinti statymą dėl keramikos savybių. Šios priemaišos yra švino oksidas, cirkonio oksidas ir titano oksidas, taip pat kai kurios elementinės priemaišos. Padidėjęs stabilumas lydi didesnį grynumą.
2. Tankis: Teoriniam tankiui artima vertė yra apie 7,8–8,0 g/cm³, šiame diapazone pjezoelektrinių charakteristikų ir mechaninio stiprumo vertė.
3. Tankis: Kritinė vertė, kuri paprastai viršija 98 % ir yra didžiausia keramikos vidiniam poringumui, yra keramikos kompaktiškumas. Geresnės mechaninės ir elektrinės keramikos savybės toliau koreliuoja su geresniu stiprumu.
4. Dalelių dydis kelių mikronų ribose: daro įtaką vienodai keramikos struktūrai, pagerina defektų mažinimą ir struktūrinį nuoseklumą bei sistemos veikimo pakartojamumą.
5. Pjezoelektrinis koeficientas: nuo 300 iki 600 piko-kulonų/niutonų, atsižvelgiant į konkrečią formulę ir naudojamą apdorojimo techniką.
6. Ferroelektrinės savybės: Tai apima poliarizacijos stiprumą ir likusią poliarizaciją, užtikrinančią, kad sistemos gebėjimas grįžti į pusiausvyrą būtų patikimas ir stabilus nuolatinio elektrinio lauko poveikio metu.
7. Šiluminės savybės: Tokios kaip šiluminio plėtimosi koeficientas ir Curie temperatūra užtikrina, kad technologiškai naudingas veikimo stabilumas išliktų esant įvairiems temperatūros svyravimams.
Šių parametrų pritaikymas ir modifikavimas ne tik garantuoja esmines medžiagos charakteristikas, bet ir yra labai svarbus tam, kad medžiaga veiktų tam tikrose srityse.
III. Paruošimo procesas ir kokybės kontrolė
Didelio -grynumo švino cirkonio titano taikinių paruošimo etapai apima sudėtingą gamybos procesą, kuris prasideda nuo didelio-grynumo švino cirkonio su titanu parinkimo, taip pat kitų suplanuotų etapų, tokių kaip proporcijų paskirstymas, maišymas, sukepinimas, šlifavimas ir formavimas, seka. Kiekvienas iš šių žingsnių turi būti kontroliuojamas, o tai savo ruožtu turės įtakos procesui, grynumui ir galutiniam produktui.
1. Žaliava: didelio-grynumo švinas ir cirkonis
2. Per didelio pertekliaus ir per didelio trūkumo išvengimas tolygiai maišant medžiagas.
3. Norint pasiekti visišką keraminių dalelių susiliejimą ir sukurti tankų keraminį korpusą, reikia naudoti aukštos temperatūros sukepinimo techniką.
4. Sukepinimo ir po-sukepinimo formavimo procesai yra tarpusavyje susiję. Keramika pirmiausia sukepinama, o po to, kad būtų pasiektas tikslus karkasas ir lygus paviršius, ji presuojama arba izostatiškai formuojama.
5. Kiti procesai apima terminį apdorojimą arba žemos temperatūros paviršiaus apdirbimą. Jų tikslas yra sukurti lygų išorę ir termiškai stabilizuoti medžiagą.
Viso gamybos ciklo metu taikomi kokybės kontrolės procesai. Norint patikrinti kristalografinės struktūros grynumą, naudojama rentgeno spindulių difrakcija (XRD). Dalelės ir poros, taip pat elektrinės medžiagos funkcijos (pjezoelektrinės ir feroelektrinės) patvirtinamos atliekant elektrinio veikimo testus, kurie atliekami SEM.
IV. TZT tikslų taikymo našumas
Švininiai cirkonio titano taikiniai, kurių cirkonio ir titano grynumas yra 99,99 %, pasižymi stabiliu veikimu visais praktiniais atvejais. Taip yra dėl didelio taikinių tankio, vienodos grūdelių struktūros ir griežtų perdirbimo standartų.
Mikroelektronikoje, naudojant šias tikslines medžiagas, gaunamos pjezoelektrinės plonos plėvelės yra pakankamai vienodos, o tai pagerina kelių{0}}lustų įrenginių veikimą. Be to, stabilios švino cirkonio titano taikinių savybės užtikrina matavimų jautrumą ir tikslumą akustiniuose įrenginiuose. Šie švino cirkonio titano taikiniai taip pat naudojami ultragarsiniam vaizdavimui, pramoniniam patikrinimui ir daugeliui kitų programų.
Didelis Zr ir Ti grynumo lygis medžiagose lemia labai žemą užterštumo lygį, kuris leidžia medžiagoms ilgiau išlaikyti savo šilumines ir elektrines savybes. Tai sumažina priežiūros ir keitimo poreikį. Tai naudinga, kai naudojami didelio-tikslumo prietaisai ir sistemos, kurios turi veikti ilgą laiką.
