Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Строение и свойства материалов

Строение и свойства материалов

Способы изготовления сегнетоэлектрических покрытий и пьезоэлектрических устройств. Применение сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков. Изучение свойств ферромагнетиков. Пьезоэлектрический эффект в кристаллах. Механизм переориентации вектора поляризации.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	22.11.2013
Размер файла	3,1 M

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

пьезоэлектрик ферромагнетик поляризация

Введение

1. Строение материалов

1.1 Сегнетоэлектрики

1.2 Пьезоэлектрики

2. Свойства материалов

2.1 Сегнетоэлектрики

2.2 Пьезоэлектрики

3. Технологии изготовления

3.1 Способы изготовления сегнетоэлектрических покрытий

3.2 Способ изготовления пьезоэлектрических устройств

4. Применение и перспективы применения

4.1 Применение сегнетоэлектриков

4.2 Применение пьезоэлектриков

Список использованной литературы

Введение

Сегнетоэлектриками называются вещества, обладающие спонтанной электрической поляризацией, которая может быть обращена приложением электрического поля Е подходящей величины и определенного направления. Сегнетоэлектрики во многих отношениях являются электрическим аналогами ферромагнетиков.

Сегнетоэлектрики широко применяется во многих областях современной техники: радиотехнике, электроакустике, квантовой электронике и измерительной технике.

В термине «сегнетоэлектрики» нашел свое отражение тот факт, что первые сегнетоэлектрические свойства были обнаружены у сегнетовой соли. Позднее, однако, выяснилось, что сегнетова соль является не типичным сегнетоэлектрическим кристаллом.

Сегнетоэлектрики являются твердыми телами, причем все они неметаллы. Свойства сегнетоэлектриков проще всего изучать, если вещество находится в монокристаллическом состоянии.

Изучение свойств ферромагнетиков, известных с глубокой древности, началось примерно с 1600г; в дальнейшем исследования Вебера и Эвинга привели уже в 1907г к известной теории Вейса.

Сегнетоэлектричество же было открыто лишь в 1921 г Валашеком в сегнетовой соли. В настоящее время известно уже более 700 веществ, обладающих сегнетоэлектрическими свойствами.

Пьезоэлектрики - это такие кристаллы, в которых под влиянием однородной деформации возникают дипольный момент, а значит, и электрическое поле, пропорциональные деформации. Наличие пьезоэлектрических свойств тесно связано с симметрией кристалла.

Пьезоэлектрический эффект в кристаллах был обнаружен в 1880 г. братьями Пьер и Жак Кюри, наблюдавшими возникновение на поверхности пластинок, вырезанных при определённой ориентировки из кристалла кварца, электростатических зарядов под действием механических напряжений. Эти заряды пропорциональны механическому напряжению, меняют знак вместе с ним и исчезают при его снятии.

Пьезоэлектрический эффект не может наблюдаться в твёрдых аморфных и скрытокристаллических диэлектриках (почти изотропных), так как это противоречит их сферической симметрии. Исключение составляют случаи, когда они становятся анизотропными под влиянием внешних сил и тем самым частично приобретают свойства одиночных кристаллов. Пьезоэффект возможен также в некоторых видах кристаллических текстур. До сих пор пьезоэлектрический эффект не находит удовлетворительного количественного описания в рамках современной атомной теории кристаллической решетки.

Многие пьезоэлектрические материалы одновременно сегнетоэлектрики или пироэлектрики, то есть они имеют высокую диэлектрическую проницаемость, обладают гистерезисной характеристикой сравнимой с характеристикой ферромагнитных материалов или образуют поляризационный заряд при изменении температуры. Все сегнетоэлектрики - это пьезоэлектрики и пироэлектрики, но не все пьезоэлектрические материалы сегнетоэлектрики (например SiO2, ZnO). Точно также пироэлектрик (например турмалин) не обязательно сегнетоэлектрик.

1. Строение материалов

1.1 Сегнетоэлектрики

Сегнетоэлектрики (ферроэлектрики) - кристаллические диэлектрики, обладающие в определенном интервале температур (а не в любом, как в случае пироэлектриков) самопроизвольной поляризацией, которая может легко изменяться внешним полем. Впервые эти свойства были обнаружены у кристаллах сегнетовой соли NaKC4H4O6*H2O, а в последствии у других нецентросимметричных кристаллов (в 21 из 32 точечных классов), в которых даже в отсутствии внешнего поля центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают и поэтому наблюдается спонтанная поляризация. Она может возникать в результате проявления псевдоэффекта Яна-Теллера (эффект Яна-Теллера -- совокупность явлений, обусловленных взаимодействием электронов с колебаниями атомных ядер в кристалле при наличии вырожденных электронных состояний. Это взаимодействие приводит к локальным деформациям или к образованию связанных электрон-колебательных состояний).

Обычно сегнетоэлектрики (в отличие от пироэлектриков) не являются однородно поляризованными, а состоят из доменов -- областей с однородной спонтанной поляризацией, в которых направление вектора Рs самое различное. В результате суммарный электрический дипольный момент образца в отсутствии внешнего поля Е практически отсутствует. Их образование обусловлено дипольным взаимодействием между поляризованными ионами сегнетоэлектрика.

Разбиение кристалла на домены можно объяснить следующим: допустим, что идеальный сегнетоэлектрик, находящийся в вакууме, поляризован однородно, т.е. векторы поляризации Рs каждой единицы объема кристалла направлены одинаково. Тогда на внешней поверхности сегнетоэлектрика появятся поверхностные заряды, которые, в свою очередь, создадут внешнее деполяризующее поле, которое будет стремиться разрушить однородную поляризацию. В результате кристалл разобьется на домены, в которых векторы поляризации окажутся антипараллельными.

Рис. 1. Механизм переориентации вектора поляризации

Такое состояние энергетически выгоднее, так как при этом уменьшается деполяризующее поле. На границе между соседними доменами, называемой доменной стенкой происходит изменение поляризации на противоположное (в случае 180-градусной стенки). Причем, благодаря высокой анизотропии вектор Рs в сегнетоэлектрике (cм. рис. 2) уменьшается по величине без изменения направления проходит через нулевое значение и вновь возрастает, но уже с противоположной ориентацией. Поскольку энергия взаимодействия параллельных и антипараллельных рядов диполей в диэлектриках отличаются незначительно, доменные стенки сегнетоэлектрика очень тонкие (несколько межатомных расстояний).

Однако процесс разбиения сегнетоэлектрика на домены не будет продолжаться бесконечно, так как при этом будут расти затраты энергии U_cm на образование доменных стенок. Стабильная конфигурация доменов устанавливается при достижении баланса между процессами образования доменных стенок и деполяризующего поля (рис. 2). Пересечение кривых U_cm и U_деп и дает критический размер домена D₀.

Рис. 2. Зависимость затраты энергии на образование домена от размера самого домена

На рис. 3 представлена доменная структура кристалла титаната бария. Его тетрагональная модификация имеет 6 возможных направлений спонтанной поляризации, показанных на схематическом изображении титаната бария на рис. 4 (стрелки и знаки Ч и * указывают на направление Р).

Рис. 3. Доменная структура кристалла титаната бария

Ось, вдоль которой направлен вектор спонтанной поляризации, называется сегнетоэлектрической осью. У одноосных сегнетоэлектриков существует лишь одно направление сегнетоэлектрической оси и поэтому наблюдаются только домены с антипараллельным расположением векторов спонтанной поляризации.

Рис. 4. Направления спонтанной поляризации

У многоосных сегнетоэлектриков поляризация может возникать с равной вероятностью по нескольким эквивалентным кристаллографическим направлениям.

Под действием электрического поля Е доменные границы смещаются так, что объемы доменов, поляризованных по полю, увеличиваются за счет доменов, поляризованных против поля. В сильном поле сегнетоэлектрик становится однодоменным. [1]

Рис. 5. Доменная структура с двумя возможными направлениями спонтанной поляризации

1.2 Пьезоэлектрики

Чтобы обнаружить пьезоэлектрические заряды, на грани кристаллической пластинки накладывают металлические обкладки. При разомкнутых обкладках между ними при деформации появляется разность потенциалов. При замкнутых обкладках на них образуются индуцированные заряды, равные по величине поляризационным зарядам, но противоположные им по знаку, и в цепи, соединяющей обкладки, в процессе деформации возникает ток. Рассмотрим основные особенности пьезоэлектрического эффекта на примере кварца. Кристаллы кварца SiO2 существуют в различных кристаллографических модификациях. Интересующие нас кристаллы (a-кварц) принадлежат к так называемой тригональной кристаллографической системе и обычно имеют форму, показанную на рис. 1. Они напоминают шестигранную призму, ограниченную двумя пирамидами, однако имеют еще ряд дополнительных граней. Такие кристаллы характеризуются четырьмя кристаллическими осями, определяющими важные направления внутри кристалла.

Одна из этих осей - Z соединяет вершины пирамид. Три другие X1, Х2, Х3 перпендикулярны к оси Z и соединяют противолежащие ребра шестигранной призмы. Направление, определяемое осью Z, пьезоэлектрически неактивно: при сжатии или растяжении по этому направлению никакой поляризации не происходит. Напротив, при сжатии или растяжении в любом направлении, перпендикулярном к оси Z, возникает электрическая поляризация. Ось Z называется оптической осью кристалла, а оси X1, Х2, Х3 - электрическими или пьезоэлектрическими осями.

Рассмотрим пластинку кварца, вырезанную перпендикулярно к одной из пьезоэлектрических осей X. Ось, перпендикулярную к Z и X, обозначим через Y (рис. 2). Тогда оказывается, что при растяжении пластинки вдоль оси Х на перпендикулярных к ней гранях АВСD и ЕFGН появляются разноименные поляризационные заряды. Такой пьезоэлектрический эффект называется продольным. Если изменить знак деформации, т. е. перейти от растяжения к сжатию, то и знаки поляризационных зарядов изменятся на обратные.

Рис. 6 Кристалл кварца

Возникновение поляризационных зарядов определенных знаков при данном типе деформации (растяжение или соответственно сжатие) показывает, что концы осей Х неравноправны, и осям Х можно приписать определенные направления (что отмечено на рис. 6 стрелками). Это значит, что при данной деформации знак заряда зависит от того, направлена ли ось Х по внешней нормали к грани или по внутренней. Такие оси с неравноправными концами получили название полярных осей. В отличие от полярных осей Х1, Х2, Х3, концы оси Z совершенно равноправны и она является неполярной осью.

Рис. 7. Кварцевая пластинка, вырезанная перпендикулярно к пьезоэлектрической оси

Неравноправность концов полярной оси проявляется, конечно, не только в пьезоэлектрическом эффекте, но и в других явлениях. Так, например, скорость химического травления граней, расположенных у разных концов полярной оси, оказывается различной и получающиеся при этом фигуры травления отличаются друг от друга.

Наряду с продольным пьезоэлектрическим эффектом существует также поперечный пьезоэлектрический эффект. Он заключается в том, что при сжатии или растяжении вдоль оси Y возникает поляризация вдоль оси Х и на тех же гранях АВСD и ЕFGН появляются поляризационные заряды. При этом оказывается, что знаки зарядов на каждой грани при сжатии вдоль Y (в поперечном эффекте) такие же, как при растяжении вдоль Х (в продольном эффекте).

Пьезоэлектрический эффект объясняется следующим образом В ионных кристаллах вследствие несовпадения центров положительных и отрицательных ионов имеется электрический момент и в отсутствие внешнего электрического поля. Однако эта поляризация обычно не проявляется, так как она компенсируется зарядами на поверхности. При деформации кристалла положительные и отрицательные ионы решетки смещаются друг относительно друга, и поэтому, вообще говоря, изменяется электрический момент кристалла. Это изменение электрического момента и проявляется в пьезоэлектрическом эффекте.

Рис. 8 качественно поясняет возникновение пьезоэлектрического эффекта в кварце. Здесь схематически показаны проекции положительных ионов Si (заштрихованные кружки) и отрицательных ионов О (светлые кружки) в плоскости, перпендикулярной к оптической оси Z. Этот рисунок не соответствует фактической конфигурации ионов в элементарной ячейке кварца, в которой ионы не лежат в одной плоскости, а их число больше показанного. Он, однако, правильно передает симметрию взаимного расположения ионов, что уже достаточно для качественного объяснения.

а) б) в)

Рис. 8. К объяснению пьезоэлектрического эффекта

Рис. 8, а) соответствует недеформированному кристаллу. На грани A, перпендикулярной к оси X1, имеются выступающие положительные заряды, а на параллельной ей грани В - выступающие отрицательные заряды. При сжатии вдоль оси X1 (рис. 8, б) элементарная ячейка деформируется. При этом положительный ион 1 и отрицательный ион 2 «вдавливаются» внутрь ячейки, отчего выступающие заряды (положительный на плоскости А и отрицательный на плоскости В) уменьшаются, что эквивалентно появлению отрицательного заряда на плоскости А и положительного заряда на плоскости В. При растяжении вдоль оси X1 имеет место обратное (рис. 8, в): ионы 1 и 2 «выталкиваются» из ячейки. Поэтому на грани А возникает дополнительный положительный заряд, а на грани В - отрицательный заряд.

Расчеты в теории твердого тела в согласии с опытом показывают, что пьезоэлектрический эффект может существовать только в таких кристаллах, в которых элементарная ячейка не имеет центра симметрии. Так, например, элементарная ячейка кристаллов CsCl (рис. 9) имеет центр симметрии и эти кристаллы не обнаруживают пьезоэлектрических свойств. Расположение же ионов в ячейке кварца таково, что в нем центр симметрии отсутствует, и поэтому в нем возможен пьезоэлектрический эффект.

Рис. 9. Элементарная ячейка кристалла хлористого цезия CsCl

Пьезоэлектрический эффект возникает не только при деформации одностороннего растяжения, но и при деформациях сдвига.

Пьезоэлектрические свойства наблюдаются, кроме кварца, у большого числа других кристаллов. Гораздо сильнее, чем у кварца, они выражены у сегнетовой соли. Сильными пьезоэлектриками являются кристаллы соединений элементов 2-й и 6-й групп периодической системы (СdS, ZnS), а также многих других химических соединений. [2]

2. Свойства материалов

2.1 Сегнетоэлектрики

Свойства сегнетоэлектриков сильно зависят от температуры. Каждый сегнетоэлектрик характеризуется так называемой точкой Кюри. Точка Кюри -- это характерная для каждого типа сегнетоэлектриков температура, выше которой их необычные электрические свойства исчезают. При этом сегнетоэлектрик превращается в обычный полярный диэлектрик. При охлаждении материала сегнетоэлектрические свойства восстанавливаются. Как правило, сегнетоэлектрики имеют только одну точку Кюри; исключение составляют лишь сегнетова соль (--18 и +24 °С) и изоморфные с нею соединения. В сегнетоэлектриках вблизи точки Кюри наблюдается также резкое возрастание теплоемкости вещества. Превращение сегнетоэлектриков в обычный диэлектрик, происходящее в точке Кюри, сопровождается фазовым переходом II рода. [7]

Механизм спонтанной поляризации на микроскопическом уровне можно рассмотреть на примере титаната бария. При температуре выше точки Кюри (120°С) BaTiO₃ обладает кристаллической структурой типа перовскита, показанной на рис. 10, а. В состав элементарной ячейки входит одна формульная единица типа ABO₃. Основу структуры составляют кислородные октаэдры, в центре которых расположены ионы титана. В свою очередь ионы кислорода центрируют грани куба, составленных из ионов бария (они занимают вершины куба). Поскольку размеры элементарной ячейки больше удвоенной суммы ионных радиусов титана и кислорода, то ион Ti имеет некоторую свободу перемещения в пределах кислородного октаэдра.

При высокой температуре вследствие интенсивного теплового движения ион Ti непрерывно перебрасывается от одного кислородного иона к другому, так что усредненное во времени его положение совпадает с центром элементарной ячейки. Благодаря центральной симметрии такая ячейка не обладает электрическим дипольным моментом (рис. 10, а) и является такой кристалл параэлекриком. При температуре же ниже 120^оС, энергия теплового движения оказывается недостаточной для переброса иона Ti из одного равновесного положения в другое, и он локализуется вблизи одного из окружающих его ионов кислорода, смещаясь примерно на 0,1 ? относительно своего анионного окружения в направлении одной из вершин октаэдра. И если такие смещения происходят одновременно во всех октаэдрах TiO₆, то кубическая симметрия в расположении заряженных частиц нарушается, и элементарная ячейка приобретает электрический момент (рис. 10, б), а в титанате бария возникает собственная спонтанная поляризация. При этом искажаетcя форма ячейки -- она вытягивается по направлению оси, принимая тетрагональную симметрию. Смещение ионов Ti во всех ячейках происходит согласованно, в одном направлении. Такова качественная картина образования спонтанной поляризации сегнетоэлектрика BaTiO₃.

а б

Рис. 10. Деформация кристаллической ячейки

Заметим, что тщательные исследования по дифракции нейтронов показали, что фазовый переход параэлектрик-сегнетоэлектрик обусловлен смещением не только ионов Ti, а и смещением кислородных ионов. [1]

Лучше этот эффект просматривается на рисунке 11.

Рис. 11. Деформация кристаллической ячейки

Одной из особенностей любого сегнетоэлектрического материала является то, что он изменяет свои свойства в точке Кюри Tc. При температуре T>Tc кристалл не проявляет себя как сегнетоэлектрик, однако, до тех пор, пока Tc он сегнетоэлектрик. Большинство кристаллов могут находиться в различных кристаллических фазах, которые устойчивы при различных температурах и диапазонах давлений. Переход между фазами сопровождается изменением термодинамических характеристик (упругости, оптических и тепловых свойств, объема, энтропии, и т.д.). Во время перехода атомы перемещаются таким образом, что кристалл сменяет один кристаллический класс на другой. Вообще переход происходит при различных температурах, при нагревании и охлаждении (температурный гистерезис). Фазовый переход первого порядка отличается сильными и резкими изменениями в кристаллической структуре. В течение перехода второго порядка, изменения менее сильны и переход непрерывен.

Фазовые переходы второго порядка не обладают температурным гистерезисом. Фазовые переходы часто сопровождаются наличием новых физических явлений (сегнетоэлектричество, ферромагнетизм, сверхпроводимость). Для Ba Ti O₂ точка Кюри равняется 120 0C. Выше этой температуры Ba Ti O2 принадлежит кубическому кристаллическому классу и теряет таким образом свои сегнетоэлектрические и пьезоэлектрические свойства, ниже точки Кюри кристалл тетрагональный, от 0 и до -70 0C дальнейшие фазовые переходы происходят от орторомбического к тригональному кристаллическому классу.

Смена кристаллической группы симметрии, связанной с фазовым переходом, становится причиной появления новых коэффициентов в тензоре материала. Материалы, с пригодным для использования коэффициентом продольной деформации, охватывают минералы, монокристаллические вещества и полимеры. Обычно пьезоэлектрический эффект наиболее ярко выражен в монокристаллических веществах. Среди материалов годных к использованию в микросистемах, пьезоэлектрический коэффициент обычно лежит в диапазоне 1-100Ч10-12 m/V.

Таблица 1

Материал	Химический знак	Пьезоэлектрический коэффициент, 1-100Ч10^-12 m/V	е_r	T_c ⁰C	k_p
Кварц	Si O₂	d₁₁=2,3; d₁₄= -0,67	4,5	570	0,1
Оксид цинка	Zn O	d₃₃=12,3; d₃₁=-5,1, d₁₅=-8,3	8,2	-	0,23
Нитрид алюминия	AL N	d₃₃=5; d₃₁=-2, d₁₅=4	11,4	-	0,17
PZT-5A	Pb(Ti_xZr_1-x)O₃	d₃₃=374; d₃₁=-171, d₁₅=584	1700	365	0,6
PZT-4	Pb(Ti_xZr_1-x)O₃	d₃₃=289; d₃₁=-123, d₁₅=496	1300	328	0,6
Поливинилиденфторид	PVDF	d₃₃=-27; d₃₁=20, d₁₅=0,9	12	80	0,2

При максимальной напряжённости поля E=107V/m относительная продольная деформация лежит в диапазоне е_r ==10-3-10-5. В результате достижимый диапазон управления мал, но при помощи напряжения можно очень точно управлять перемещением. В отличие от большинства других принципов активации, нельзя достигнуть более низкого предела, получаемого на атомном уровне. Эта особенность используется в растровом туннельном микроскопе или в микроскопе атомной силы, для получения разрешения ниже, чем атомный диаметр 10-10-10-12 m. Электромеханический коэффициент связи kp показывает ту долю механической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию. Это относится как к прямому, так и к обратному пьезоэлектрическому эффекту.

Для эффективного преобразования энергии, естественно, должен быть достигнут высокий коэффициент связи. Однако коэффициент связи нельзя приравнивать к эффективности. Так как, в принципе возможно восстановление накопленной энергии, а значит эффективность может быть намного больше коэффициента связи. [8]

2.2 Пьезоэлектрики

Свойствами керамики в определенной степени можно управлять. Желательные изменения параметров можно получать, изменяя внутренние механические напряжения посредством изменения качества помола (размеров кристаллов) или с помощью различных процессов отжига. Для керамики титаната бария диэлектрическая проницаемость увеличивается с уменьшением размера кристаллов. Добавки также могут изменять внутренние напряжения. [3]

Таблица 2. Основные характеристики наиболее распространенных пьезоэлектрических материалов при температуре 16--20 °С

Примечание. Значения всех констант даны для температуры 16-20° С. Цифры в скобках у монокристаллов определяют индексы соответствующих тензорных характеристик, напр. (И) означает с ₁₁, e₁₁, d₁₁, (36/2)-1/2d₃₆ и т. д. Для пьезокерамики верхние значения (над чертой) для с и S имеют индексы (11), а для d и К-индекс (31); нижние значения (под чертой) констант имеют индекс (33). Величины d₃₁<0; d₃₃>0. Значения tgd для кристаллов даны при напряжённости поля E<0,05 кВ/см; для пьезокерамики tgd даётся в интервале 0,05<Е<2 кВ/см; d_v - объёмный пьезомодуль.

Свойства пьезокерамики, особенно у составов типа ЦТС, с изменением температуры варьируют незначительно. Изменение резонансной частоты в интервале темп-р 30-40°С достигает 1,5-2,0% (у сегнетовой соли до 40%), пьезомодуля и диэлектрической проницаемости - 10-20%. Зависимость параметров пьезокерамики от всестороннего сжатия слаба, однако при действии одностороннего сжатия (10⁸ Н/м ²) вдоль оси спонтанной поляризации изменение (уменьшение) пьезомодулей может достигать 30-70%, а увеличение диэлектрической проницаемости от 5 до 60%. [4]

Качество пьезокерамики характеризуется следующими, принятыми за рубежом, основными параметрами:

KT₃₃ (eT₃₃/e₀) - относительная диэлектрическая проницаемость;

tg d - тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 кГц в слабых полях;

Tc (Tk) - температура точки Кюри;

Kp K₃₃ K₃₁ K₁₅ - коэффициенты электромеханической связи;

d₃₃ -d₃₁ d₁₅ - пьезоэлектрические модули;

g₃₃ g₃₁ g₁₅ - электрические коэффициенты по напряжению;

YE₁₁ YE₃₃ - модули Юнга;

NL NT NR - частотные постоянные;

SE₁₁ SE₃₃ - параметр эластичности;

r - плотность;

Qm - механическая добротность.

3. Технологии изготовления

3.1 Способы изготовления сегнетоэлектрических покрытий

Способ относится к области приборостроения, в частности технологии изготовления сегнетоэлектрических покрытий на токопроводящих поверхностях. Способ включает электрофоретическое осаждение, спекание и сушку, при этом сегнетоэлектрическую шихту перед загрузкой предварительно спекают, а затем производят ее помол и загрузку в электролит, причем между подложкой и частицами порошка производят микродуговые разряды при плотности тока в диапазоне от 2 до 60 А/дм². Кроме того, применяют электролиты с концентрацией сегнетоэлектрического порошка от 10 до 800 г/л, а сегнетоэлектрическое покрытие формируют на электропроводных легкоплавких материалах. Технический результат: становится возможным формирование сегнетоэлектрического покрытия на изделиях сложного профиля и формы, отсутствуют ограничения по массогабаритным показателям изделия, кроме того, возможно применение в качестве подложки материалов с низкой температурой плавления.

Изобретение относится к области технологии изготовления сегнетоэлектрических покрытий электрофоретическим методом.

Известны способы изготовления сегнетоэлектрических элементов прессованием изделий из порошкообразной массы или путем отливки изделий из пластифицированной (шликерной) массы. Изготовленные этими способами изделия затем сушат, обжигают, металлизируют и поляризуют во внешнем электрическом поле с целью достижения остаточной поляризации. Недостатками известных способов являются: ограниченность в габаритных размерах и минимально допустимых толщинах сегнетоэлектрических изделий, сложность изготовления, высокая трудоемкость технологического процесса. [9]

Известен способ катодного распыления, при котором в газовой среде из нейтрального газа и кислорода создают плазму тлеющего разряда. Положительные ионы нейтрального газа бомбардируют катод, состоящий из сегнетоэлектрического материала, вызывая его распыление. Распыленные атомы попадают на металлическую подложку и оседают в виде тонкой керамической пленки. После этого производят термическую обработку изделия, в процессе которой происходит спекание осевшего на подложку сегнетоэлектрического состава. Свободную поверхность покрытия металлизируют, а затем производят поляризацию, при которой подложка является одним электродом, а металлизированная поверхность - другим. Недостатками данного способа являются ограниченность массогабаритных показателей изделий, на которых формируется данная сегнетоэлектрическая пленка, так как производимая термическая обработка сопровождается ростом внутренних напряжений на границе раздела керамический слой - металлическая подложка. Это связано с тем, что в керамическом слое происходит усадка, а подложка увеличивает свой объем в соответствии с коэффициентом термического расширения. При увеличении размеров покрытия интенсивность роста напряжений может привести к ситуации, когда их величина будет превышать прочностные свойства керамического материала, вызывая появление трещин и расслоений. Аналогичные явления будут наблюдаться и в случаях, когда металлическая подложка имеет сложный профиль. Существуют также ограничения по применению данной технологии, вызванные сложностью создания плазменной среды. В качестве подложки при этом могут быть использованы только коррозионностойкие и теплостойкие материалы. [10]

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения сегнетоэлектрических покрытий методом электрофоретического осаждения. В электролитической ванне, заполненной жидким электролитом, смешанным с сегнетоэлектрической шихтой, создается электрическое поле. Частицы порошка движутся в электрическом поле, создаваемом двумя электродами, один из которых является подложкой (анод), и оседают на подложке. После получения слоя из сегнетоэлектрического материала изделие сушат (120...180°С), затем спекают при 670...1380°С с целью получения структуры и свойств сегнетоэлектрика. Изготовленное данным способом изделие затем металлизируют и поляризуют. [11]

В качестве подложек для сегнетоэлектрического материала используют тугоплавкие и неокисляемые материалы в основном из группы благородных металлов (платина, золото и др.). Однородность покрытия достигается при толщине покрытия не менее 20...30 нм.

Недостатками указанного способа являются:

1) ограниченность, как и в предыдущем случае, массогабаритных показателях изделий, на которых формируется данное сегнетоэлектрическое покрытие, вызванная ростом внутренних напряжений на границе раздела керамический слой - металлическая подложка;

2) ограниченность в геометрической форме применяемых подложек;

3) способ требует использования подложек, изготовленных из дорогостоящих термо- и коррозионностойких материалов;

4) способ требует дополнительной операции по креплению пьезоэлектрического слоя к подложке ввиду низкой прочности их сцепления.

Предлагаемое изобретение направлено на расширение массогабаритных показателей изделий, поверхность которых имеет сегнетоэлектрическое покрытие, возможность применения в качестве подложки сложной геометрической формы любых токопроводящих материалов, повышение прочности, как самой пьезоэлектрического покрытия, так и сцепления ее с подложкой. В целом изобретение направлено на повышение качества сегнетоэлектрического покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления сегнетоэлектрических покрытий, включающем электрофоретическое осаждение, спекание и сушку, согласно предложенному изобретению сегнетокерамическую шихту перед загрузкой предварительно спекают, а затем производят ее помол и загружают в электролит.

При этом между подложкой и частицами порошка производят микродуговой разряд при плотности тока в диапазоне от 2 до 60 А/дм.

Вместе с тем применяют электролиты с концентрацией сегнетоэлектрического порошка от 10 до 800 г/л.

Кроме того, сегнетоэлектрическое покрытие формируют на электропроводных легкоплавких материалах.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Электролитическую ванну заполняют электролитом. Обычно в качестве электролита используют спирты, водные растворы кислот или щелочей, например щавелевой кислоты, борной кислоты, едкого натра или кали и др. В электролит засыпают порошок сегнетоэлектрика, в качестве которого обычно используют материалы из группы сегнетоэлектриков, например цирконат-титанат свинца, титанат бария, титанат висмута, цирконат-титанат-магний-ниобат свинца и др. Концентрация порошка в электролите составляет от 10 до 800 г/л.

При концентрации сегнетоэлектрического порошка менее 10 г/л процесс формирования сегнетоэлектрического покрытия становится соизмеримым с явлениями растравливания и разрушения поверхности под действием микродуговых процессов. При концентрации более 800 г/л становится невозможным процесс формирования микродуговых разрядов на поверхности подложки.

По сравнению со способом-прототипом становится возможным получать сегнетоэлектрические покрытия на легкоплавких материалах, в частности алюминиевые и магниевые сплавы, с температурой плавления от 650°С (магний) и выше.

В отличие от способа-прототипа сегнетоэлектрическую шихту перед загрузкой предварительно спекают до получения массы, в которой за счет температуры протекают межфазовые взаимодействия и формируется стехиометрия и химический состав с сегнетоэлектрической структурой и свойствами.

Сегнетоэлектрическую шихту спекают по стандартной технологии в зависимости от материала шихты со скоростью повышения температуры от 100 до 150 град/час, время выдержки при максимальной температуре составляет от 1 до 3 часов, скорость охлаждения - от 150 до 300 град/час. Максимальная температура спекания зависит от материала порошка. Так, например, для цирконата-титаната свинца температура составляет 1240°С, титаната висмута - 1150°С, цирконата-титаната-магния-ниобата свинца - 1200°С.

После процесса спекания спеченную массу дробят и осуществляют ее помол с получением преимущественно фракций размером от 0,5 до 100 мкм.

Подготовленный таким образом порошок загружают в электролит, где он равномерно распределяется по объему ванны, что обеспечивается либо применением механической мешалки, либо струей сжатого воздуха (барботажем).

Далее к электродам ванны подают электрический потенциал. Подложку, выполненную из обычных материалов (сталь, алюминий, титан, магний и др.), подключают к положительному полюсу источника питания. Плотность тока в ванне целесообразно выдерживать в пределах от 2 до 60 А/дм2 , что значительно выше, чем при обычном электрофоретическом способе осаждения. Это вызвано необходимостью организовать электрический микродуговой разряд между подложкой и частицами порошка. При плотности тока менее 2 А/дм2 отсутствуют условия создания микродуги на поверхности подложки. При плотности тока более 60 А/дм2 микродуговой процесс переходит в дуговой, сопровождаемый расплавленном и разрушением подложки.

В момент подхода частицы порошка к подложке за счет повышенной плотности тока в электролите возникает микродуговой разряд. Величина энергии дугового разряда, приходящаяся на частицу, не должна приводить к оплавлению ее поверхности более чем на 10% от сечения. В противном случае материал частицы теряет свои сегнетоэлектрические свойства и не может создавать сегнетоэлектрических покрытий. Под действием динамических сил дуги частица ударяется о поверхность подложки, прикрепляясь (привариваясь) к ней. Это обеспечивает высокую прочность сцепления частиц из сегнетоэлектрического материала с подложкой. При оплавлении поверхности частицы менее чем на 2% от сечения не происходит образования ее прочной связи с покрытием и, соответственно, является нижним пределом для процесса.

В результате описанного процесса на подложке наблюдается образование уже готового сегнетоэлектрического слоя; обладающего стехиометрическим составом, структурой и свойствами, так как он был образован частицами порошкообразного материала, уже заранее обладавшими оптимальными характеристиками. Температура последующей тепловой обработки сформированной пленки не превышает 180°С. Данный нагрев необходим только для удаления кристаллитной воды. Она попадает в состав формируемого слоя из раствора электролита. Прочность сцепления образованного сегнетоэлектрического слоя с подложкой простой геометрической формы, например пластины, в 2,5-3,0 раза выше, чем при применении технологии электрофоретического осаждения. Применение в качестве подложки более сложных геометрических фигур (цилиндр, полусфера и их сочетание) делает предлагаемое техническое решение единственно возможным способом формирования сегнетокерамического покрытия для данных конструкций. [11]

3.2 Способ изготовления пьезоэлектрических устройств

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при изготовлении кварцевых резонаторов, кварцевых фильтров и кварцевых генераторов. Технический результат - увеличение долговременной стабильности частоты. Достигается тем, что способ изготовления пьезоэлектрического устройства включает изготовление пьезоблока со смонтированным в держателе пьезоэлементом с последующей тренировкой и герметизацией. Тренировка проводится циклами, в каждом цикле измеряют частоту пьезоблока, в нормальных условиях при фиксированной температуре, вакуумируют объем с помещенным в него пьезоблоком до давления порядка 1·10^-2...1·10^-3 мм рт.ст., нагревают вакуумированный объем до температуры 110±10°С, выдерживают при этой температуре 120 ч, затем понижают температуру и повышают давление вакуумированного объема, далее измеряют частоту пьезоэлектрического устройства и при той же фиксированной температуре нормальных условий определяют изменение частоты пьезоблока за цикл тренировки. Циклы тренировки повторяют до получения изменения частоты за последний цикл тренировки, равного заданной величине нестабильности частоты за срок эксплуатации. Время пребывания пьезоблока вне вакуумированного объема при измерениях частоты не должно превышать 6-8 ч. Изобретение более чем на порядок увеличит долговременную стабильность частоты пьезоэлектрического устройства.

Известен способ изготовления пьезоэлектрических устройств, в котором для обеспечения долговременной стабильности частоты порядка (3-5)·10^-9 за сутки у резонаторов с частотой 5 МГц (по пятой гармонике в круглом холодносварном корпусе) обезгаживание проводят при температуре 300°С в течение 16 ч . [12]

Известен другой способ, при котором для обеспечения суточной стабильности частоты 10^-10 за сутки кварцевого резонатора типа BVA с кристаллическим элементом, возбуждаемым в зазоре на частоте 5 МГЦ в круглом холодносварном корпусе обезгаживание производится при температуре 250°С при откачке через штенгель. [13]

Известен способ стабилизации параметров прецизионных резонаторов частотой 5 МГц, возбуждаемых на пятой гармонике в стеклянном круглом корпусе и имеющих стабильность частоты не хуже 5·10^-9 за сутки, при котором во время откачки через штенгель устанавливается температура 350°С, и в этом режиме резонатор выдерживается в течение 2 ч [14]. В этой же работе указано на способ стабилизации состава остаточных газов и контроля величины старения прецизионных кварцевых резонаторов, при котором рекомендуется проводить 10-15-суточную тренировку в рабочем режиме при температуре эксплуатации.

Способ изготовления кварцевых резонаторов, известный из указанного автореферата к диссертации, по совокупности общих признаков наиболее близок к предлагаемому техническому решению.

В отличие от известных технических решений предложенное техническое решение позволит увеличить долговременную стабильность частоты.

Ожидаемый технический результат будет достигнут за счет использования последовательности циклов термотренировки с заменой среды между циклами, которая обеспечит необратимость изменений частоты за счет нарушения баланса процессов сорбции-десорбции, то есть обеспечит последовательное уменьшение концентрации десорбции газообразных составляющих среды, образованных при десорбции. В целом ожидаемый технический результат будет достигнут за счет того, что предложен способ изготовления пьезоэлектрического устройства, при котором изготавливают пьезоблок со смонтированным в держателе пьезоэлементом, тренируют его и герметизируют. Тренировку проводят циклами, в каждом цикле измеряют частоту пьезоблока, в нормальных условиях при фиксированной температуре, вакуумируют объем с помещенным в него пьезоблоком до давления порядка 1·10^-2...1·10^-3 мм рт.ст., нагревают вакуумированный объем до температуры 110±10°С, выдерживают при этой температуре 120 ч, затем понижают температуру и повышают давление вакуумированного объема, далее измеряют частоту пьезоэлектрического устройства и при той же фиксированной температуре нормальных условий определяют изменение частоты пьезоблока за цикл тренировки. Циклы тренировки повторяют до получения изменения частоты за последний цикл тренировки, равного заданной величине нестабильности частоты за срок эксплуатации. Время пребывания пьезоблока вне вакуумированного объема при измерениях частоты не должно превышать 6-8 ч.

Предложенный способ реализуется следующим образом. Предложенный способ изготовления пьезоэлектрических устройств включает изготовление пьезоблока со смонтированным в держателе пьезоэлементом, тренируют и герметизируют пьезоблок. Особенность предложенного способа изготовления пьезоэлектрического устройства заключается в том, что тренировку проводят в несколько циклов. Каждый цикл включает операцию измерения частоты негерметизированного пьезоустройства (пьезоблока) при выбранной фиксированной температуре нормальных условий. Затем пьезоблок помещают в герметичный объем, в котором понижают давление среды до величины порядка 1·10^-2...1·10^-3 мм рт.ст. и нагревают этот объем до температуры 110±10°С. В таких условиях пьезоблок выдерживают 120 ч. Затем температуру понижают до комнатной, повышают давление в герметичном объеме и извлекают пьезоблок для измерения его частоты. Измерение частоты производят, помещая пьезоблок в объем с выбранной фиксированной температурой. По разнице частот до проведения тренировки и после определяют величину изменения частоты за первый цикл тренировки.

После завершения измерения частоты после первого цикла тренировки вновь размещают пьезоблок в герметичном объеме и устанавливают повышенную температуру и пониженное давление аналогично операциям первого цикла тренировки. Циклы тренировки повторяют до получения изменения частоты за последний цикл тренировки, равного заданной величине нестабильности частоты за срок эксплуатации. После завершения последнего термоцикла пьезоэлектрическое устройство герметизируют. При этом интервал времени между циклами тренировки и между последним циклом и операцией герметизации не должен превышать время 6-8 ч.

Получаемый технический результат и возможность реализации предложенного способа обеспечивается следующим образом. Практика проведения термоциклирования показывает, что герметизированные пьезоэлектрические устройства (интегральные кварцевые генераторы, интегральные кварцевые фильтры) имеют характеристики изменения частоты во времени в виде спадающей экспоненты.

Известно, что эта среда обычно содержит следующие газы: N₂, CO, Н₂О, H₂, СО₂. При использовании серебра в составе пьезоустройства в объеме содержатся сульфиды серебра, которые при проведении термоциклирования разлагаются, продукты разложения мигрируют по объему и оседают на поверхностях конструкции. Наличие этих продуктов внутри рабочего объема пьезоустройства приводит к хаотичному изменению концентрации адсорбированных молекул на локальных поверхностях конструкции, в том числе и на пьезоэлементе. Это приводит к изменениям частоты пьезоустройства.

Измерения частоты до и после проведения термоцикла позволяют оценить интенсивность хода старения частоты пьезоблока за термоцикл. Замена среды, окружающей пъезоблок после термоцикла, уменьшает концентрацию продуктов десорбции в объеме. При последующих термоциклах процесс адсорбции газовых компонентов из среды менее интенсивен из-за их малой концентрации, происходит дальнейший процесс десорбции газовых составляющих из элементов конструкции, что уменьшает изменения частоты после каждого термоцикла.

Количество продуктов десорбции в общем случае зависит от уровня технологии производства, от качества проведения всех предшествующих операций. Поэтому количество термоциклов при изменении конструктивно-технологических решений меняется. Количество термоциклов меняется от изменения режимов отжигов деталей конструкций, режимов очистки деталей, от субъективных нарушений технологических режимов оператором производства и т.п. Выбор величины изменения частоты за последний цикл тренировки в первом приближении должен быть не более величины прогнозируемого старения за срок эксплуатации пьезоустройства. В этом случае происходит минимизация составляющей старения, которая определяется процессами сорбции-десорбции внутри корпуса пьезоэлектрического устройства. Кроме того, при термическом воздействии на элементы конструкции пьезоэлектрического устройства происходит стабилизация структуры материалов конструкции, снимаются механические напряжения, возникающие, например, при механической обработке материалов (при шлифовке пьезокристалла, при формовке проволочных или пластинчатых держателей и т.д.).

Таким образом, предложенное изобретение обеспечит минимизацию всех составляющих дестабилизирующих факторов, определяющих нестабильность частоты пьезоустройства во времени, т.е. уменьшается старение параметров.

4. Применение и перспективы применения

4.1 Применение сегнетоэлектриков

1) изготовление малогабаритных низкочастотных конденсаторов с большой удельной емкостью;

2) использование материалов с большой нелинейностью поляризации для диэлектрических усилителей, модуляторов и других управляемых устройств;

3) использование сегнетоэлементов в счетно-вычислительной технике в качестве ячеек памяти;

4) использование кристаллов сегнето- и антисегнетоэлектриков для модуляции и преобразования лазерного излучения;

5) изготовление пьезоэлектрических и пироэлектрических преобразователей.

Конденсаторная сегнетокерамика, как и любой диэлектрик, для производства обычных конденсаторов, должна иметь наибольшую величину диэлектрической проницаемости с малой зависимостью от температуры, незначительные потери, наименьшую зависимость и tgd от напряженности электрического поля (малую нелинейность), высокие значения удельного объемного и поверхностного сопротивлений и электрической прочности.

Изменением концентрации компонентов в твердом растворе можно регулировать значения диэлектрической проницаемости, смещать температуру Кюри, изменять нелинейность поляризации и т. д. В твердых растворах, по сравнению с простыми веществами, можно получить более сглаженные температурные зависимости , что имеет важное значение для производства конденсаторов. Однако в большинстве случаев использование однофазных материалов, даже являющихся твердыми растворами, не может обеспечить достаточно слабую температурную зависимость . Для ослабления температурных зависимостей параметров конденсаторов в состав сегнетокерамики вводят различные добавки, которые «размывают» сегнетоэлектрический фазовый переход. В промышленности используют несколько сегнетокерамических материалов, каждый из которых применяют для определенных типов конденсаторов, так как ни один материал не отвечает совокупности всех перечисленных требований.

Материалы для варикондов имеют резко выраженные нелинейные свойства; применяются для изготовления нелинейных конденсаторов -- варикондов. Вариконды предназначены для управления параметрами электрических цепей за счет изменения их емкости при воздействии как постоянного или переменного напряжения, так и нескольких напряжений, приложенных одновременно и различающихся по значению и частоте. Нелинейные диэлектрические элементы, обычно в тонкопленочном исполнении, являются основой разнообразных радиотехнических устройств -- параметрических усилителей, низкочастотных усилителей мощности, фазовращателей, умножителей частоты, модуляторов, стабилизаторов напряжения, управляемых фильтров и др.

Сегнетоэлектрики с ППГ. В адресных регистрах вычислительных машин многократно используются переключатели, с помощью которых производится выбор требуемой ячейки памяти. При разработке вычислительных машин предпринимаются меры для уменьшения времени срабатывания этих переключателей число необходимых селекторов.

В 1952г Андерсон высказал предположение, что сегнетоэлектрики с хорошей прямоугольной петлей гистерезиса можно использовать в качестве элементов запоминающих устройств вычислительных машинах с возможной матричной селекцией. В отсутствие внешнего поля сегнетоэлектрик с ППГ имеет два устойчивых состояния, соответствующих различным направлениям остаточной электрической индукции. Одно из этих состояний в запоминающей ячейке означает хранение единицы, а другое -- хранение нуля. Подавая внешнее напряжение различной полярности, сегнетоэлектрик можно переводить из одного состояния в другое. На этом основаны запись, считывание и стирание информации.

Электрооптические кристаллы. Кристаллы ряда сегнето- и антисегнетоэлектриков обладают сильно выраженным электрооптическим эффектом, под которым понимают изменение показателя преломления среды, вызванное внешним статическим электрическим полем. Если изменение показателя преломления пропорционально первой степени напряженности, то электрооптический эффект называют линейным (или эффектом Поккельса). Если же наблюдается квадратичная зависимость от напряженности поля, то электрооптический эффект называют квадратичным (или эффектом Керра).

Электрооптические свойства сегнетоэлектрических кристаллов используются для модуляции лазерного излучения. Модуляция светового потока проще всего осуществляется электрическим полем, приложенным к кристаллу, находящемуся между двумя скрещенными поляроидами. Действие такого модулятора основано на зависимости плоскости поляризации светового луча, проходящего через кристалл, от напряженности электрического поля. В сегнетоэлектриках электрооптический эффект усиливается с приближением к точке фазового перехода (точке Кюри).

Материалы нелинейной оптики. При воздействии мощных световых пучков, создаваемых с помощью лазеров, во многих сегнето- и антисегнетоэлектриках проявляются нелинейные оптические эффекты, в основе которых лежит нелинейная поляризация среды, т. е. зависимость показателя преломления от напряженности поля самой световой волны. Нелинейность оптических свойств сегнетоэлектрических кристаллов позволяет осуществить генерацию гармоник лазерного излучения, смешение и преобразование частот оптических сигналов.

4.2 Применение пьезоэлектриков

Пьезоэлектрические устройства и их конструкции

Пьезоэлектрические актюаторы бывают следующих видов: пьезоэлеткрические блочные актюаторы, пьезоэлектрические биморфные актюаторы, пьезоэлектрические двигатели (ультразвуковые и шаговые) и резонансные устройства.

Пьезоэлектрические блочные актюатры.

Получили довольно широкое коммерческое применение. Принцип конструкции состоит в том, что керамические и металлические пластины укладывают друг на друга. Преимущества: высокое разрешение, высокая скорость, большая выходная мощность, низкое потребление энергии.

Недостатки: небольшая общая деформация, гистерезис, сдвиг.

Рис. 12. Пьезоэлектрический блочный актюатор

Пьезоэлектрические биморфные актюатры.

Главное преимущество: большая общая деформация.

Недостатки: небольшая выходная мощность, медленное действие.

Рис. 13. Пьезоэлектрический биморфный актюатор

Ультразвуковые двигатели.

Были разработаны в 80-х годах в Японии.

Они работают в ультразвуковом диапазоне (40-45 кГц), который не воспринимается человеческим ухом.

Различают ультразвуковой двигатель стоячей волны и ультразвуковой двигатель бегущей волны.

Рис. 14. Схема ультразвукового двигателя

Ультразвуковые двигатели стоячей волны.

В данном двигателе пьезоэлектрик используется для получения вибрации.

Рис. 15. Схема ультразвукового двигателя стоячей волны

Ультразвуковые двигатели бегущей волны.

Принцип действия: ротор подвергается сжатию в направлении противоположном статору, образуя движение обратное направлению волны.

Такой двигатель используется в автоматической фокусировке камеры фирмы Canon.

Рис. 16. Схема работы двигателя бегущей волны

Шаговый двигатель с червячной передачей.

Принцип действия:передвижение вдоль балки происходит за счёт 3-х пьезоэлектриков.

Преимущества: неограниченное перемещение, хорошее разрешение, максимальная скорость 2мм/с.

Недостатки: большая цена, небольшая боковая нагрузка.

...

Страница:

курсовая работа "Строение и свойства материалов" скачать

Подобные документы

Свойства пьезоэлектриков
Пьезоэлектрический эффект в кристаллах. Диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект. Прямой и обратный эффект пьезоэлектриков. Сжатие пьезо-электрической пластинки. Основные виды поликристаллических пьезоэлектриков. Основные свойства пьезоэлектриков.

презентация [582,4 K], добавлен 14.11.2016
Пьезоэлекрические кристаллы и их применение
Понятие кристаллической (пространственной) решетки. Кристаллическая структура эффекта. Области применения промышленных пьезопленок. Обратный пьезоэлектрический эффект. Использование пьезоэлектрических кристаллов для получения электрической энергии.

курсовая работа [833,1 K], добавлен 14.04.2014
Исследование сегнетоэлектриков
Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектриков в зависимости от напряженности внешнего электрического поля и температуры осциллографическим методом. Определение и основные группы сегнетоэлектриков, их особые свойства и способы измерений.

лабораторная работа [630,9 K], добавлен 04.06.2009
Кристаллографический анализ структуры и потенциальных свойств заданного материала
Характеристика кристаллической структуры оксида титана с точки зрения кристаллографических и кристаллофизических свойств. Расчет рентгенограмм для двух материалов: диоксида олова и теллурида свинца. Пиролитический и пьезоэлектрический эффект в кристаллах.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.06.2011
Технический контроль качества кристаллических элементов из лангатата для устройств пьезотехники
Физические свойства и область применения монокристаллов лангатата. Производственная структура предприятия ОАО "Фомос-Материалс", задачи и функции службы технического контроля. Технологический процесс изготовления пьезоэлектрических подложек из лангасита.

отчет по практике [511,6 K], добавлен 19.07.2012
Особенности пьезоэлектрического эффекта
Характеристика пьезоэлектрического эффекта. Изучение кристаллической структуры эффекта: модельное рассмотрение, деформации кристаллов. Физический механизм обратного пьезоэлектрического эффекта. Свойства пьезоэлектрических кристаллов. Применение эффекта.

курсовая работа [718,8 K], добавлен 09.12.2010
История иследования полупроводников
Понятие о полупроводниках, их свойства, область применения. Активные диэлектрики. Рождение полупроводникового диода. Открытие сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков. Исследования проводимости различных материалов. Физика полупроводников и нанотехнологии.

курсовая работа [94,4 K], добавлен 14.11.2010
Особенности и свойства диэлектриков
Описание нелинейных диэлектриков и их основная классификация. Физические свойства сегнетоэлектриков и их сфера применения. Характеристика и свойства пьезоэлектриков: прямой и обратный пьезоэффект, объяснение этого эффекта. Особенности электретов.

контрольная работа [22,4 K], добавлен 23.04.2012
Акустические свойства полупроводников
Как устроен пьезоэлектрический полупроводник. Поглощение и усиление звука. Нелинейные эффекты при усилении звука. Усиление акустических шумов и связанные с этим явления. Звукоэлектрический эффект. Пьезоэлектрический эффект.

реферат [29,3 K], добавлен 11.01.2004
Сегнетоэлектрики, их свойства и применение
Механизм изменения знака спонтанной поляризации (переполяризация). Фазовые переходы в сегнетовой соли и титанате бария. Керамические текстуры, их свойства. Антисегнетоэлектрическая конфигурация спонтанной поляризации и намагниченности, их сосуществование.

курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.10.2014
Полное магнетосопротивление ферромагнетиков
Строение, особенности и классификация ферромагнетиков. Магнитные и механические свойства железоникелевых сплавов. Краткая теория гальваномагнитных явлений в ферромагнетиках. Описание экспериментальной установки, результаты измерений и их обсуждение.

дипломная работа [7,5 M], добавлен 21.10.2010
Свойства жидких кристаллов
История развития представления о жидких кристаллах. Жидкие кристаллы, их виды и основные свойства. Оптическая активность жидких кристаллов и их структурные свойства. Эффект Фредерикса. Физический принцип действия устройств на ЖК. Оптический микрофон.

учебное пособие [1,1 M], добавлен 14.12.2010
Исследование адгезионных характеристик силицидных покрытий на молибдене методом склерометрии
Адгезия и методы ее измерения. Основные свойства силицидов молибдена и защитных покрытий на их основе. Метод акустической эмиссии и его применение для изучения разрушения покрытий и материалов. Получение образцов молибдена с силицидными покрытиями.

дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.06.2012
Микроструктура керамики, полученной прессованием в поле акустических волн
Особенности и методы моделирования определяющих соотношений в необратимом процессе поляризации сегнетоэлектрических керамик, в которых наравне с большими электрическими полями имеются связанные механические напряжения, влияющие на процесс поляризации.

реферат [330,7 K], добавлен 25.06.2010
Активные диэлектрики
Свойства активных диэлектриков. Вещества, обладающие самопроизвольной поляризацией. Внешнее электрическое поле. Направление электрических моментов доменов. Применение сегнетоэлектриков для изготовления малогабаритных низкочастотных конденсаторов.

контрольная работа [22,4 K], добавлен 29.08.2010
Изменение диэлектрических свойств сегнетоэлектриков, внедрённых в пористые плёнки Al2O3
Изучение свойств пористых материалов. Исследование изменения диэлектрических характеристик и температуры фазового перехода сегнетовой соли и триглицинсульфата, внедрённых в Al2O3. Получение оксидных плёнок с нанометровыми порами анодированием алюминия.

дипломная работа [3,2 M], добавлен 28.09.2012
Локальное ферромагнитное упорядочение в кристаллах типа висмута
Описание магнитопластического эффекта (МПЭ) в немагнитных кристаллах. Частичное подавление двойникования в кристаллах висмута при длительном воздействии сосредоточенной нагрузки с одновременным приложением слабого постоянного магнитного поля (МП).

реферат [415,8 K], добавлен 21.06.2010
Диэлектрики в электростатическом поле
Рассмотрение понятия и видов диэлектриков, особенностей их поляризации. Описание потока вектора электрического смещения. Изучение теоремы Остроградского-Гаусса. Расчет электрических полей в различных аппаратах, кабелях. Изменение вектора и его проекций.

презентация [2,3 M], добавлен 13.02.2016
Магнитные материалы
Особенности использования магнитомягких материалов для постоянных и низкочастотных полей. Определение свойств ферритов и магнитодиелектриков. Применение магнитострикционных материалов для изготовления сердечников электромеханических преобразователей.

реферат [25,2 K], добавлен 30.08.2010
Полупроводники: свойства, применение
Строение твердого тела. Понятие об энергетических уровнях. Классификация тел по электропроводности. Механизм образования электронной и дырочной проводимости. Примесные и собственные полупроводники. Области применения полупроводниковых материалов.

курсовая работа [475,6 K], добавлен 12.02.2014

Другие документы, подобные "Строение и свойства материалов"

весь список подобных работ

скачать работу можно здесь

сколько стоит заказать работу?

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.