 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Свинец титанат циркония | |
| Другие названия Свинец титанат циркония | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) | |
| ECHA InfoCard | 100.032.467  |
| Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| Pb [ Zr x Ti 1− x ] O 3 (0≤ x ≤1) | |
| Молярная масса | От 303,065 до 346,4222 г / моль |
| Опасности | |
| Пиктограммы GHS |    |
| Сигнальное слово GHS | Опасность |
| H302 , H332 , H360 , H373 , H400 , H410 | |
| Р201 , Р202 , Р260 , Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р281 , Р301 + 312 , Р304 + 312 , Р304 + 340 , P308 + 313 , P312 , P314 , P330 , P391 , P405 , P501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Цирконат-титанат свинца представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Pb [ Zr x Ti 1− x ] O 3 (0≤ x ≤1). Также называемый титанатом свинца-циркония , это керамический перовскитовый материал, который демонстрирует заметный пьезоэлектрический эффект , что означает, что соединение меняет форму при приложении электрического поля. Он используется в ряде практических приложений, таких как ультразвуковые преобразователи и пьезоэлектрические резонаторы . Это твердое вещество от белого до кремового цвета.
Титанат свинца-циркония был впервые разработан примерно в 1952 году в Токийском технологическом институте . По сравнению с титанатом бария , ранее обнаруженным пьезоэлектрическим материалом на основе оксида металла , титанат свинца-циркония обладает большей чувствительностью и имеет более высокую рабочую температуру. Пьезоэлектрическая керамика выбирается для применения из-за ее физической прочности, химической инертности и относительно низкой стоимости производства. Керамика PZT является наиболее часто используемой пьезокерамикой, поскольку она имеет еще большую чувствительность и более высокую рабочую температуру, чем другая пьезокерамика. [1]
Электрокерамические свойства [ править ]
Будучи пьезоэлектрическим, цирконат-титанат свинца создает напряжение (или разность потенциалов) на двух поверхностях при сжатии (полезно для сенсорных приложений) и физически меняет форму при приложении внешнего электрического поля (полезно для приводов). Относительная диэлектрическая проницаемость свинца цирконата титаната может находиться в диапазоне от 300 до 20000, в зависимости от ориентации и легирования. [ необходима цитата ]
Будучи пироэлектрическим , этот материал создает разность напряжений на двух поверхностях при изменении температурных условий; следовательно, цирконат-титанат свинца можно использовать в качестве теплового датчика. Цирконат-титанат свинца также является сегнетоэлектриком , что означает, что он имеет спонтанную электрическую поляризацию ( электрический диполь ), которая может быть обращена вспять в присутствии электрического поля.
Материал имеет чрезвычайно большую относительную диэлектрическую проницаемость на морфотропной фазовой границе (МПГ) вблизи x = 0,52. [2]
Некоторые составы являются омичными, по крайней мере, до 250 кВ / см (25 МВ / м), после чего ток экспоненциально растет с увеличением напряженности поля до достижения лавинного пробоя ; но титанат цирконата свинца демонстрирует зависящий от времени пробой диэлектрика - пробой может произойти при постоянном напряжении через несколько минут или часов, в зависимости от напряжения и температуры, поэтому его электрическая прочность зависит от шкалы времени, в которой она измеряется. [3] Другие составы имеют диэлектрическую прочность, измеренную в диапазоне 8–16 МВ / м. [4]
Использует [ редактировать ]
Материалы на основе цирконата и титаната свинца являются компонентами керамических конденсаторов и исполнительных механизмов (трубок) СТМ / АСМ .
Цирконат-титанат свинца используется для изготовления ультразвуковых преобразователей и других датчиков и исполнительных механизмов , а также для изготовления дорогостоящих керамических конденсаторов и микросхем FRAM . Цирконат-титанат свинца также используется в производстве керамических резонаторов для опорной синхронизации в электронных схемах. В 1975 году Sandia National Laboratories создали защитные очки с защитой от вспышки с PZLT для защиты экипажа от ожогов и слепоты в случае ядерного взрыва. [5] Линзы PLZT могут стать непрозрачными менее чем за 150 микросекунд.
В коммерческих целях он обычно не используется в чистом виде, скорее он легирован либо акцепторами, которые создают кислородные (анионные) вакансии, либо донорами, которые создают металлические (катионные) вакансии и способствуют перемещению доменных стенок в материале. Обычно акцепторное легирование создает твердый цирконат-титанат свинца, а донорное легирование создает мягкий титанат цирконата свинца. Твердый и мягкий титанат цирконата свинца обычно различаются по своим пьезоэлектрическим постоянным. Пьезоэлектрические постоянные пропорциональны поляризации или электрическому полю, создаваемому на единицу механического напряжения, или, альтернативно, представляют собой механическую деформацию, создаваемую на единицу приложенного электрического поля. В общем мягкийЦирконат-титанат свинца имеет более высокую пьезоэлектрическую постоянную, но большие потери в материале из-за внутреннего трения . В твердом цирконате-титанате свинца движение доменной стенки фиксируется примесями, что снижает потери в материале, но за счет снижения пьезоэлектрической постоянной.
Разновидности [ править ]
Один из наиболее часто изучаемых химических составов - Pb Zr 0,52 Ti 0,48 O 3 . Повышенный пьезоэлектрический отклик и эффективность опроса вблизи x = 0,52 обусловлены увеличением числа допустимых доменных состояний в MPB. На этой границе 6 возможных доменных состояний из тетрагональной фазы 100⟩ и 8 возможных доменных состояний из ромбоэдрической фазы 111⟩ одинаково выгодны с энергетической точки зрения , тем самым допуская максимум 14 возможных доменных состояний.
Подобно аналогичным по структуре танталату скандия и титанату бария-стронция, титанат цирконата свинца может использоваться для производства неохлаждаемых матричных датчиков инфракрасного изображения для термографических камер . Используются как тонкие пленки (обычно получаемые методом химического осаждения из газовой фазы ), так и объемные структуры. Формула используемого материала обычно приближается к Pb 1.1 (Zr 0.3 Ti 0.7 ) O 3 (так называемый цирконат-титанат свинца 30/70). Его свойства могут быть изменены путем легирования его лантаном , что приводит к получению легированного лантаном титаната свинца-циркония.( титанат цирконата свинца , также называемый титанатом цирконата свинца , лантана ), с формулой Pb 0,83 La 0,17 (Zr 0,3 Ti 0,7 ) 0,9575 O 3 (титанат цирконата свинца 17/30/70). [6]
См. Также [ править ]
- ПВДФ
- Ниобат лития
Ссылки [ править ]
- ^ "Что такое" Свинец-титанат циркония "?" . americanpiezo.com . APC International . Проверено 29 апреля 2021 года .
- ^ Rouquette, J .; Haines, J .; Bornand, V .; Pintard, M .; Папет, доктор философии; Bousquet, C .; Konczewicz, L .; Горелли, ФА; Халл, С. (2004). «Регулировка давления на морфотропной фазовой границе в пьезоэлектрическом цирконате титанате свинца». Physical Review B . 70 (1): 014108. DOI : 10,1103 / PhysRevB.70.014108 .
- ^ Моаззами, Реза; Ху, Ченмин; Шеперд, Уильям Х. (сентябрь 1992 г.). "Электрические характеристики сегнетоэлектрических пленок цирконата титаната свинца для приложений DRAM" (PDF) . Транзакции IEEE на электронных устройствах . 39 (9): 2044. DOI : 10,1109 / 16,155876 .
- ^ Андерсен, B .; Ringgaard, E .; Бове, Т .; Альбареда, А .; Перес, Р. (2000). «Характеристики пьезокерамических многослойных компонентов на основе твердого и мягкого цирконата титаната свинца» . Труды Actuator 2000 : 419–422.
- ^ Катчен, Дж. Томас; Харрис младший, Джеймс О .; Лагуна, Джордж Р. (1975). «Электрооптические ставни PLZT: применение» . Прикладная оптика . 14 (8): 1866–1873. DOI : 10,1364 / AO.14.001866 . PMID 20154933 .
- ^ Лю, Вт .; Jiang, B .; Чжу, В. (2000). "Самосмещенный диэлектрический болометр из эпитаксиально выращенных многослойных тонких пленок Pb (Zr, Ti) O 3 и легированного лантаном Pb (Zr, Ti) O 3 ". Письма по прикладной физике . 77 (7): 1047–1049. DOI : 10.1063 / 1.1289064 .
Внешние ссылки [ править ]
- цирконат титанат-5A Свинец титанат циркония Свойства материала
