Способ поляризации диэлектрического материала

 

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано при изготовлении пьезоэлементов из пьезокерамических материалов. Цель изобретения повышение степени поляризованности материала достигается за счет того, что поляризацию диэлектрического материала осуществляют воздействием на него электрического поля и акустических колебаний с частотой, равной резонансной частоте продольных колебаний этого материала, с использованием диэлектрической прокладки, размещенной между источником акустических колебаний и материалов. 1 ил.

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано при изготовлении пьезоэлементов из пьезокерамических материалов. Цель изобретения повышение степени поляризованности материала. На чертеже показана блок-схема установки для поляризации материала. Установка содержит поляризуемый материал 1, звукопроводящую диэлектрическую прокладку 2, источник 3 акустических колебаний, металлические электроды 4, источник 5 переменного напряжения, регистрирующий прибор 6, магазин 7 сопротивлений, источник 8 постоянного напряжения. От источника 8 к материалу 1, находящемуся в воздухе при комнатной температуре, прикладывают постоянное напряжение, значение которого в 3-5 раз меньше пробивного напряжения образца при комнатных условиях. Одновременно к источнику 3 подается переменное электрическое напряжение, частота которого равна резонансной частоте продольных колебаний поляризуемого материала, а амплитуда выбирается такой, чтобы практически исключить нагрев образца. Для обеспечения минимальных потерь акустической энергии максимальная толщина прокладки 2 выбирается равной толщине источника 3, а минимальная толщина выбирается такой, чтобы не допустить электрического пробоя прокладки. Прибор 6 (самопишущий прибор или осциллограф) регистрирует падение напряжения, возникающее прохождением через регистр поляризационного тока. Поляризуемый материал 1, звукопроводящая прокладка 2 и источник 3 плотно прижаты друг к другу. Генерированная при помощи источника 3 акустическая продольная волна, проходя без особых потерь через прокладку 2, распространяется в материале. При отсутствии акустических колебаний приложенное постоянное напряжение недостаточно для переориентации доменов, т.е. для поляризации. Продольная акустическая волна без особых потерь распространяется в материале и ослабляет междоменные связи преимущественно в направлении поляризующего постоянного электрического напряжения. При резонансной частоте продольных колебаний междоменные связи ослабляются настолько, что приложенное сравнительно слабое электрическое напряжение уже достаточно для переориентации доменов без нагрева образца. Для проверки способа и сравнения с базовым образцом проведена серия экспериментов на образцах из цирконата-титаната-свинца (ЦТС). Десять неполяризованных дискообразных образцов типа ЦТС-23 диаметром 20 мм и толщиной 1 мм поляризованы под действием постоянного напряжения 3 кВ (напряженность 4 кВ/мм). Амплитуда перемен- ного напряжения 30 В, а резонансная частота 1,5 МГц. Образцы находятся в силиконовом масле и нагреваются до 200^оС. Пьезомодули d₃₃ поляризованных в указанных условиях образцов принимают значения от 6,6˙ 10^-6 ед. CGSE до 8 ˙10^-6 ед. CGSE (базовый образец). При поляризации неполяризованных таких же десяти образцов по данному способу в воздухе и при комнатной температуре приложено постоянное напряжение 1,2 кВ (напряженность 1,2 кВ/мм). Амплитуда переменного напряжения 50 В, а частота 1,5 МГц. Прекращение тока поляризации, регистрируемой устройством 8, свидетельствует о завершении процесса поляризации. Образцы поляризуются менее чем за 10 мин. Для пьезомодуля d₃₃ образцов, поляризованных по данному способу, получаются значения до 7,6 ˙10^-6 ед. CGSE до 9,1˙ 10^-6 ед. CGSE, т.е. степень поляризованности и, следовательно, пьезоактивность повышается ≈ на 15%

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛЯРИЗАЦИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, включающий воздействие на него электрического поля с использованием прокладки при одновременном воздействии акустических колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения степени поляризованности, воздействие акустических колебаний осуществляют с частотой, равной резонансной частоте продольных колебаний диэлектрического материала, а толщину прокладки выбирают не превышающей толщину источника акустических колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1