Dit protocol beschrijft de procedure voor het meten van de temperatuursafhankelijkheid van de volledige set materiaalconstanten van piëzo-elektrische materialen met behulp van resonante ultrasone spectroscopie (RUS).
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Karakterisering van de volledige set Material constanten en hun Temperatuur Afhankelijkheid van piëzo-elektrische materialen met behulp van Resonant Ultrasound Spectroscopie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Tijdens het gebruik van hoog vermogen elektromechanische apparatuur, een temperatuurstijging onvermijdelijk door mechanische en elektrische verliezen, waardoor de degradatie van de prestaties van het apparaat. Om dergelijke verslechteringen behulp computersimulaties evalueren, zijn volledige matrixmateriaal eigenschappen bij verhoogde temperaturen nodig als invoer. Het is uiterst moeilijk om dergelijke gegevens voor ferro-elektrische materialen te meten door hun sterke anisotrope aard en eigenschap variatie tussen monsters van verschillende geometrieën. Omdat de mate van depolarisatie is randvoorwaarde afhankelijk, verkregen door de IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) impedantie resonantie techniek die meerdere monsters met drastisch verschillende geometrieën vereist, gewoonlijk missen zelfconsistentie. De resonerende ultrasone spectroscopie (RUS) techniek maakt het mogelijk de volledige set materiaal constanten te meten met behulp van slechts één monster, die fouten veroorzaakt door monster tot Variat monster kan eliminerenion. Een gedetailleerde RUS procedure wordt hier getoond aan de hand van een loodzirconaattitanaat (PZT-4) piëzokeramisch monster. In het voorbeeld, het benodigde materiaal constanten gemeten van kamertemperatuur tot 120 ° C. Gemeten gratis diëlektrische constanten 
en 
werden vergeleken met degenen berekend op basis van de gemeten volledige set van gegevens, en piëzo-elektrische constanten d 15 en d 33 werden ook berekend met behulp van verschillende formules. Uitstekende overeenkomst werd gevonden in het hele scala van temperaturen, waarbij de zelf-consistentie van de dataset verkregen door RUS bevestigd.
Inleiding
Loodzirconaattitanaat (PZT) piëzo-elektrische keramiek, (1-x) PbZrO 3 -xPbTiO 3 en zijn derivaten zijn op grote schaal gebruikt in ultrasone transducers, sensoren en actuatoren sinds 1950 1. Veel van deze elektromechanische apparaten worden gebruikt bij hoge temperaturen, zoals ruimtevoertuigen en een ondergrondse goed in te loggen. Bovendien high power apparaten, zoals therapeutische ultrasone transducenten, piëzo- elektrische transformatoren en sonar projectoren, vaak warmte tijdens het gebruik. Een dergelijke temperatuur stijgt zal de resonantie frequenties en het brandpunt van transducers veranderen, leidt tot een ernstige vermind....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Monstervoorbereiding
Opmerking: PZT-4 keramische monsters van de gewenste grootte kan direct worden besteld bij vele PZT keramische fabrikanten. Men kan ook snijden het monster uit een groter PZT keramisch blok met behulp van een diamant snijmachine, dan Repole het monster te herstellen depoling veroorzaakt door het snijden en polijsten. Hier, het monster vorm van een parallellepipedum met elke afmeting tussen 3 mm en 10 mm. Groter formaat monsters zijn niet nodig, maar de nauwkeurigheid kan worden aangetast als monsters zijn te klein.
- Polijsten oppervlakken van een rechthoekig parallellepipedum monster op een plexiglas schi....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De LM algorisme gebruikt in de inversie is een lokaal minimum finder. Daarom is de beginwaarden van elastische stijfheid constanten 
, 
, 
, 
en
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De RUS techniek hier beschreven, kunnen de volledige reeks materiaal constanten te meten met behulp van slechts één monster, dat fouten die worden veroorzaakt door verhuurder variatie van monster tot monster zodat self-consistentie kan worden gegarandeerd elimineert. De werkwijze kan worden gebruikt voor elk vast materiaal met een hoge kwaliteitsfactor Q, ongeacht of zij piezoelektrische of niet. Alle andere standaard karakterisering technieken vereisen verschillende samples om de volledige reeks gegevens op te halen en.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (subsidienummer 11374245), het NIH onder subsidienummer P41-EB2182, de Natural Science Foundation of Fujian Province, China (subsidienummer 2013J01163) en het Open Research Fund of the State Key Laboratory of Acoustics, Chinese Academy of Science (subsidienummer SKLA201306).
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| PZT-4 | TRS | ||
| paraffin | MTI Corporation | 8002-74-2 | |
| geleidende zilververf | MG Chemicals | 842-20G | |
| Al2O3 Poeder | MTI Corporation | ||
| koppelingsvet | Panametrics |
Referenties
- Jaffe, B., Cook, W. R., Jaffe, H. Piezoelectric Ceramics. , Academic Press. (1971).
- Chaussy, C., Thuroff, S., Rebillard, X., Gelet, A. Technology insight: High-intensity focused ultrasound for urologic cancers. Nat. Clin. Pract. Urol. 2, 191-198 (2005).
- Haar, G. T., Coussios, C.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
Meer artikelen verkennen
Piëzo-elektrische materiaalconstantenmeting van temperatuurafhankelijkheidPZT-4 keramisch monsteranalyse van elastische constantenvergelijking van diëlektrische constantenberekening van piëzo-elektrische constantenopstelling van impedantieanalyzerdynamisch resonantiesysteemzelfconsistente gegevensvalidatie
