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温度对压电陶瓷有何影响?

经常有朋友咨询,使用压电陶瓷的环境复杂多变,特别是温度,可能有着较大的波动,想了解温度对压电陶瓷的影响,下面给大家具体介绍下。

1 居里温度

居里温度取决于压电材料。通常,叠堆压电陶瓷的居里温度为150℃或340℃。高压陶瓷居里温度点为215℃或340℃。如果材料超过居里温度点,那么铁电特性和压电特性会消失。所以在居里温度点以下工作非常重要。如果压电陶瓷被加热达到居里温度,会因温度产生退极化。如果材料退极化,压电效应会消失。如果工作在静态或者准静态条件下,陶瓷生热可以被忽略。在动态工作的时候需要考虑(动态使用发热大)。

2温度特性

温度变化是影响压电陶瓷定位精度的一个非常重要的因素,压电陶瓷的性能会随温度的改变而产生明显的变化。叠堆共烧压电陶瓷的使用温度为-25℃~+80℃。超过100℃以上使用,陶瓷的性能会大幅下降,温度升高压电陶瓷的位移会受到一定程度的影响。

如果将陶瓷加热到居里温度点,陶瓷将会退极化,压电效应将会随之消失,且不可恢复。

当温度比室温低时,压电效应随之降低。在温度<260K时,大约每K损失0.4%的伸长量,在液态氮环境下,陶瓷的伸长量约为室温环境下的10%左右。

热膨胀系数:

低压叠堆陶瓷轴向热膨胀系数为 -5ppm/℃;

高压叠堆陶瓷轴向热膨胀系数为 +2ppm/℃。

压电陶瓷低温位移变化:

温度变化对PZT压电陶瓷促动器/平台的影响

与室温环境相比,低温环境下不同电压对应的位移要相对减小。

压电陶瓷位高温位移变化:

温度变化对PZT压电陶瓷促动器/平台的影响

与室温环境相比,高温环境下陶瓷高度减小,但是位移行程相对不变。

压电陶瓷的迟滞随着温度的下降而降低。压电陶瓷的迟滞是铁电极化的结果,在非常低的温度,例如4K时,电偶极子几乎没有变化(电畴转变),所以迟滞非常低。而在室温范围内,温度变化对迟滞变化的影响是非常小的,可以忽略不计。下图为温度在4K和300K时,压电陶瓷迟滞的变化曲线。

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