低温焼結型圧電セラミック材料：利点と用途

低温焼結圧電セラミック材料は、圧電効果と誘電効果を備えた特別な機能材料であり、機械エネルギーを電気エネルギーに変換したり、電気エネルギーを機械エネルギーに変換したりできます。これらの材料の重要性は、センサー、無線デバイス、バイブレーター、および他の多くのフィールドでの幅広いアプリケーションにあります。

低温焼結の圧電セラミック材料

従来の圧電セラミック材料は、良好な性能を達成するために高温焼結を必要としますが、これは焼結の際の材料の収縮や変形などの問題につながります。低温焼結の圧電セラミック材料は、比較的低い温度（通常1000°C未満）で焼結プロセスを完了し、それによって上記の問題を回避できます。さらに、低温焼結の圧電セラミック材料の調製プロセスも、よりシンプルで、省エネと環境に優しいです。

低温焼結圧電セラミック材料の主な成分には、鉛タイタン酸ジルコニウム（PZT）、鉛チタン酸ジルコニウムバリウム（BZT）、鉛ストロンチウム鉛タイタン酸（PST）などが含まれます。これらの材料は、音波、超音波、振動波、振動波、振動波、圧力センサー、フローメーターのフィールドに広く使用されています。さらに、マイクロモーター、バイブレーター、超音波トランスデューサー、その他のデバイスの製造にも使用できます。

低温焼結の圧電セラミック材料の分類

化学組成

化学組成によれば、PZT、BZT、PSN、その他のタイプに分けることができます。

鉛タイタン酸鉛（PZT）は、最も一般的な低温焼結光電気セラミック材料の1つであり、圧電係数が高く、安定性が良好です。バリウム鉛ジルコン酸チタン酸（BZT）と鉛タイタン酸ストロンチウム（PSN）も、圧電装置で広く使用されています。

結晶構造と相組成

結晶構造と相組成によると、単相タイプと多相タイプに分けることができます。

単相材料は、純粋なPZT材料など、1つの結晶構造のみを含むセラミック材料を指します。多相材料には、PZT-BT（ビスマスバリウムチタン酸）材料など、2つ以上の結晶構造が含まれています。

準備方法

準備方法によれば、固相反応法、ゾルゲル法、水熱合成法などに分けることができます。

ソリッドステート反応法は従来の調製方法であり、通常、完全な製品を入手するには高温焼結が必要です。ゾルゲル法は、比較的低い温度で焼結プロセスを完了することができる新興準備方法です。熱水合成は、不均一な材料を調製するための一般的に使用される方法です。

従来の材料と比較した低温焼結の圧電セラミック材料

従来の高温焼結光電気セラミック材料と比較して、低温焼結圧電セラミック材料には次の利点があります。

低温焼結： 伝統的な高温焼結圧電セラミック材料は、高温で長期の焼結プロセスを必要とし、材料の収縮や変形などの問題に簡単につながります。低温焼結の圧電セラミック材料は、比較的低い温度（通常1000°C未満）で焼結プロセスを完了し、それによって上記の問題を回避できます。

省エネと環境保護： 従来の高温焼結圧電セラミック材料の準備プロセスは、多くのエネルギーと資源を消費し、焼結プロセス中にいくつかの有害なガスが生成されます。低温焼結圧電セラミック材料の調製プロセスは、より省エネと環境に優しいものです。

多相材料の調製は簡単です。 従来の高温焼結光電気セラミック材料による多相材料の調製には、正確な温度制御と複雑なプロセスフローが必要です。低温焼結光電気セラミック材料は、多相材料の単純な方法で調製できます。

安定したパフォーマンス： 低温焼結圧電セラミック材料の性能はより安定しており、温度や大気などの外部環境によって容易に影響を受けることはないため、より広い範囲のアプリケーションで使用できます。

ただし、低温焼結圧電セラミック材料にも欠点があります。

比較的弱い物理的特性： 高温焼結の圧電セラミック材料と比較して、低温焼結の圧電セラミック材料の物理的特性はわずかに悪化する可能性があり、特定の用途フィールドでの使用を制限する可能性があります。

低温焼結プロセスはまだ完成する必要があります。 低温焼結の圧電セラミック材料の調製プロセスは比較的新しいため、製品の品質と安定性を改善するためにさらに改善および完成する必要があります。

低温焼結光電気セラミック材料の用途

振動センサー：低温焼結圧電セラミック材料を使用して、自動車の空気コンプレッサー用の振動センサーなどの振動センサーなど、振動周波数や強度などのデータを測定できます。

音響センサー： 低温焼結圧電セラミック材料を使用して、超音波検出器や流れメーターなどの音響センサーを製造できます。これは、水と気流の速度と流れを監視するために使用できます。

圧力センサー： 低温焼結圧電セラミック材料を使用して、医療機器、工業生産制御、その他のフィールドなどの圧力センサーを製造できます。

マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）： 低温焼結光電気セラミック材料を使用して、アクセラメーター、ジャイロスコープなどのマイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）を製造できます。これらのデバイスは、スマートフォン、カービゲーションシステムなどで広く使用されています。

超音波トランスデューサー： 低温焼結光電気セラミック材料を使用して、医療イメージング機器やクリーナーなどの超音波トランスデューサーを製造できます。これらのデバイスは、電気エネルギーを機械的エネルギーと音波に変換し、物質の検出と処理を可能にすることができます。