Пьезоэлектрики
Причина электрических явлений. Пьезоэлектрики - монокристаллы. Поликристаллические пьезоэлектрики. Пьезоэффект в текстурах сегнетовой соли. Промышленные пьезокерамические материалы и пьезокерамические - полимеры. Материалы на основе титаната бария.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 01.04.2022 |
Размер файла | 17,9 K |
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА
КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
РЕФЕРАТ
на тему: «Пьезоэлектрики»
Студента
группы АЭ-21-03
Тазтдинова Дениса Ильгамовича
Научный руководитель:
Постнов Сергей Петрович
Москва 2022 год
План
Введение
Пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектрики - монокристаллы
Поликристаллические пьезоэлектрики
Промышленные пьезокерамические материалы и пьезокерамические - полимеры
Список используемых источников и литературы
Введение
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 (пьезоэффект) состоит в том, что при механических деформации некоторых кристаллов в определённых направлениях на их гранях появляются электрические заряды противоположных знаков. Пьезоэффект наблюдается в кварце, турмалине, сегнетовой соли, титанате бария, цинковой обманке и других веществах. Пьезоэлектрический эффект в кварце происходит вдоль электрических осей X1, X2, X3 кристалла, перпендикулярных к его оптической оси Z. Обращение направления деформации кристалла изменяет знаки зарядов на поверхностях на противоположные. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении линейных размеров некоторых кристаллов под действием электрического поля. Изменение направления электрического поля вызывает изменение характера деформаций на противоположный. Этот эффект имеет большое значение для получения ультразвука (см. Пьезоэлектрические излучатели).
Пьезоэлектрический эффект
При нагревании кристалла турмалина на его гранях появляются электрические заряды , Именно это открытие 1756 года русским академиком Эпинусом позволило дать скачок в изучении пироэлектрического эффекта . В.Ф. Эпинус предполагал, что причиной электрических явлений, наблюдаемых при изменении температуры, является неравномерный нагрев двух поверхностей, приводящий к появлению в кристалле механических напряжений. Одновременно он указал, что постоянство в распределении полюсов на определённых концах кристалла зависит от его структуры и состава, таким образом, Ф. Эпинус подошел вплотную к открытию пьезоэлектрического эффекта.
Пьезоэлектрический эффект в кристаллах был обнаружен в 1880 г. братьями П. и Ж. 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.
Образование электростатических зарядов на поверхности диэлектрика и возникновение электрической поляризации внутри него в результате воздействия механического напряжения называют прямым пьезоэлектрическим эффектом.
Пьезоэлектрики - монокристаллы
Кварц. Кварц - широко распростронённый в природе минерал, ниже температуры 573 по Цельсию кристаллизуется в тригонально-трапецоэдрическом классе гексагональной сингонии. Он принадлежит к энантиоморфному классу и встречается в природе в двух модификациях: правой и левой.
По химическому составу кварц представляет собой безводный диоксид кремния (SiO2) молекулярная масса 60,06.
Кварц относится к числу наиболее твёрдых минералов, обладает высокой химической стойкостью.
Внешние формы природных кристаллов кварца отличаются большим разнообразием. Наиболее обычной формой является комбинация гексагональной призмы и ромбоэдров (пирамидальные грани). Грани призмы расширяются к основанию кристалла и имеют на поверхности горизонтальную штриховку.
Годный для использования в пьезоэлектрической аппаратуре кварц встречается в природе в виде кристаллов, их обломков и окатанных галек. Цвет от бесцветно-прозрачного (горный хрусталь) до чёрного (морион).
Обычно природные кристаллы кварца содержат в себе различные дефекты, снижающие их ценность. К числу дефектов относятся включение инородных минералов (рутил хлорит), трещины, пузыри, фантомы, голубые иглы, свили и двойники.
В настоящее время наряду с природными используются синтетические кристаллы кварца, выращиваемые в автоклавах при повышенных температуре и давлении из насыщенных диоксидом кремния щелочных растворов.
Поликристаллические пьезоэлектрики
Пьезоэлектрические текстуры. Текстуры, представляют собой ориентированную определенным образом в пространстве совокупность пьезоэлектрических кристаллов, не имеющую центра симметрии, могут обладать пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэффект в текстурах сегнетовой соли был открыт А. В. Шубниковым; им же были установлены основные закономерности пьезоэффекта в аналогичных средах. Пьезотекстуры сегнетовой соли, получаемые нанесением расплава сегнетовой соли на подложку с помощью кисти, имеют один пьезомодуль d14 сегнетовой соли.
В настоящее время такие текстуры не представляют практического интереса. Наибольшее значение имеют текстуры на основе поляризованной пьезоэлектрической керамики.
Пьезоэлектрическая керамика. Сегнетоэлектрические свойства таких материалов обуславливают возможность пьезоэлектрического эффекта. Под влиянием постоянного электрического поля некоторая часть доменов ориентируется в направлении приложенного поля. После снятия внешнего поля большая часть доменов удерживается в своем новом положении из-за внутреннего поля, которое возникает в результате параллельной ориентации направлений поляризации доменов. Благодаря этому керамика становится полярной текстурой, которая обладает пьезоэффектом.
Промышленные пьезокерамические материалы и пьезокерамические - полимеры
Материалы с различными свойствами подразделяются на марки (по составу и характеристикам) и на функциональные группы (по назначению).
Материалы функциональной группы 1 применяются для изготовления высокочувствительных пьезоэлементов, работающих в режиме приема или излучения механических колебаний. Материалы функциональной группы 2 предназначены для пьезоэлементов, эксплуатирующихся в условиях сильных электрических полей или высоких механических напряжений. Материалы функциональной группы 3 применяются для изготовления пьезоэлементов, обладающих повышенной стабильностью резонансных частот в зависимости от температуры и времени, а функциональной группы 4 - для высокотемпературных пьезоэлементов.
Рассмотрим теперь свойства пьезокерамики различных типов.
Материалы на основе титаната бария. Титанат бария является сегнетоэлектриком. Пьезокерамика титаната бария (ТБ-1) широко применяется для изготовления преобразователей, к которым не предъявляют жесткие требования по температурной и временной стабильности характеристик. Отсутствие в рецептуре титаната бария летучих при обжиге компонентов и простота технологии изготовления пьезоэлементов делают этот материал по-прежнему распространенным в технике.
пьезоэлектрики монокристаллы полимеры пьезоэффект
Список используемых источников и литературы
1. http://electricalschool.info/spravochnik/material/2076-pezoelektriki-vidy-svoystva-i-primenenie.html -Электротехнический справочник.
2. https://lms.kgeu.ru/pluginfile.php?file=%2F10923%2Fmod_resource%2Fcontent%2F0%2F%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%2013.pdf -Электронная лекция ВУЗа КГЭУ;
3. https://scask.ru/k_book_k_phis.php?id=304 - Научная библиотека
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Классификация материалов по электропроводности. Сегнетоэлектрические материалы, их физические свойства и особенности применения в технике. Кристаллическая структура и физические свойства титаната бария. Зонная структура и электропроводность.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 26.03.2012Диэлектрики (изоляторы) — вещества, практически не проводящие электрический ток. Физические свойства: потери и пробой диэлектрика, поляризация во внешнем электрическом поле. Пьезоэлектрики: кварц, пьезоэлектрические преобразователи; пироэлектрики.
контрольная работа [61,6 K], добавлен 15.06.2014Сущность и природа, общая характеристика явления пьезоэффекта, порядок составления его уравнений. Пьезокерамические преобразователи и эквивалентные схемы. Расчет и построение частотных характеристик входной проводимости и входного сопротивления.
курсовая работа [790,1 K], добавлен 27.03.2011Механизм 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 19.10.2014Классификация электротехнических материалов. Энергетические уровни. Проводники. Диэлектрические материалы. Энергетическое отличие металлических проводников от полупроводников и диэлектриков. Полупроводниковые материалы. Магнитные материалы и магнетизм.
реферат [1022,4 K], добавлен 15.04.2008Понятие электропроводности металлов, ее сущность, особенности. Гипотезы о существовании электронных газов в металлах и опыты, подтверждающие их. Проводники характерные свойства. Материалы, обладающие высокой проводимостью, их обоснование и характеристика.
лекция [300,8 K], добавлен 21.02.2009Сведения по объекту монтажа и принципиальная схема технологического процесса с описанием ее работы. Техника безопасности при обслуживании трансформатора и электроаппаратов. Электромонтажные материалы, классификация электропроводок и материалы их защиты.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 26.09.2011Изучение понятия теплоизоляции. Рассмотрение особенностей конструкции органических и неорганических теплоизоляционных материалов. Неметаллические конструкционные материалы и их применение. Отношение данных материалов к действию воды и высоких температур.
реферат [27,3 K], добавлен 25.05.2015Изучение 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 28.09.2012Создание кремниевых чипов. Структуры, имеющие повторяющиеся наноразмерные промежутки между различными фазами. Нанокомпозиты как многофазные твердые материалы. Область взаимодействия между матрицей и усиливающей фазой. Площадь поверхности этой фазы.
реферат [19,9 K], добавлен 18.03.2014