PZT
| Ólom-titán-cirkonát | |
| A PZT kristályszerkezete a Curie-hőmérséklete T C alatt és felett (itt 230 és 500 ° C között, az x értékétől függően ). | |
| Azonosítás | |
|---|---|
| N o CAS | |
| N o ECHA | 100 032 467 |
| N o EC | 235-727-4 |
| PubChem | 159452 |
| Mosolyok |
[O-2]. [O-2]. [O-2]. [O-2]. [O-2]. [Ti + 4]. [Zr + 4]. [Pb + 2] , |
| InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / 5O.Pb.Ti.Zr / q5 * -2; +2; 2 * + 4 Std. InChIKey: HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N |
| Kémiai tulajdonságok | |
| Brute formula | PbZr x Ti 1− x O 3(0 ≤ x ≤ 1) |
| Moláris tömeg | 303,1-346,4 ± 0,1 g / mol |
| Fizikai tulajdonságok | |
| T ° fúzió | > 1350 ° C 800 ° C- ig stabil |
| Térfogat | 7,6 - 8,1 g / cm 3 a figyelembe vett készítmények esetében |
| Óvintézkedések | |
| SGH | |
   Veszély H302, H332, H360Df, H373, H410, P264, P280, P312, P301 + P330 + P331, P304 + P340, H302 : Lenyelve ártalmas H332 : Belélegezve ártalmas H360Df : Károsíthatja a magzatot. Feltehetően károsítja a termékenységet. H373 : A szervek súlyos károsodásának veszélye feltételezhető (sorolja fel az összes érintett szervet, ha ismert) ismételt expozíció vagy tartós expozíció után (jelölje meg az expozíciós utat, ha meggyőzően bebizonyosodott, hogy más expozíciós útvonal nem vezet ugyanahhoz a veszélyhez) H410 : Nagyon mérgező a vízi élővilágra, hosszan tartó károsodást okoz P264 : Kezelés után alaposan mossa le. P280 : Viseljen védőkesztyűt / védőruházatot / szemvédőt / arcvédőt. P312 : Rosszullét esetén hívjon TOXIKOLÓGIAI KÖZPONTOT vagy orvost. P301 + P330 + P331 : Lenyelés esetén: öblítse ki a szájat. Ne hánytasd magad. P304 + P340 : Belélegzés után : Helyezze az áldozatot friss levegőre, és pihentesse olyan helyzetben, ahol kényelmes a lélegzése. |
|
| NFPA 704 | |
|
|
|
| Egység SI és STP hiányában. | |
A PZT , vagy titanát cirkonátok vezethet , amelyek kémiai vegyületek a általános képletű PbZr X Ti 1- x O 3ahol 0 ≤ x ≤ 1 . Ezek egy perovszkit szerkezetű kerámiák , amelyek számos érdekes tulajdonsággal rendelkeznek:
- ferroelektromosság , vagyis spontán elektromos polarizációjuk van , amelyet meg lehet fordítani egy elektromos tér alkalmazásával ;
- piezoelektromosság , vagyis alakot változtathatnak, ha elektromos mezőt alkalmaznak rájuk, vagy két feszültség között elektromos feszültséget képesek létrehozni, amikor deformációt alkalmaznak rájuk - ez a tulajdonság különösen érzékelők , átalakítók , tág értelemben vett működtetők stb. . ;
- piroelektromosság , vagyis hőmérsékletük megváltoztatásával elektromos feszültséget tudnak létrehozni, ezért alkalmazzák a hőmérsékleti szondákban .
Ezeket az anyagokat 1952 körül fejlesztették ki a tokiói műszaki egyetemen . Jobb érzékenységük és magasabb üzemi hőmérsékletük van, mint a bárium-titanát BaTiO 3addig használták. A dielektromos különösen magas, nagyságrendileg 10.000 PbZr 0,52 Ti 0,48 O 3a morfotrop fázishatár ( MPB ) közelében 456,85 ° C-on ( Curie-hőmérséklet ) és 100 kHz-en , vagy még ennél is több, a doppingtól függően , ezek az anyagok felülmúlják a hagyományos piezoelektromos anyagokat, például a kvarc SiO 2-tvagy langasites La 3 Ga 5 SiO 14. Bizonyos készítmények ohmos akár legalább 250 kV / cm-es , azaz 25 MV / m , a küszöbértéket, amelyen túl az intenzitása az elektromos áram exponenciálisan nő függvényében az elektromos mező elérése előtt a lavina hatás . A PZT-k késleltetett viselkedéssel rendelkeznek, a lavina néhány perc és néhány óra közötti állandó feszültség folyamatos fellépése után következhet be, a feszültség és a hőmérséklet függvényében változó időtartam, így ezen anyagok dielektromos szilárdsága attól az időskálától függ, amely alatt megmérik.
A PZT-k a leggyakrabban használt piezoelektromos kerámiák közé tartoznak mechanikai szilárdságuk , kémiai tehetetlenségük, könnyű alakíthatóságuk és viszonylag alacsony gyártási költségeik miatt. Mechanikai, dielektromos, kapcsolási és veszteségi tulajdonságaik cirkónium- és titántartalmuk szerint modulálhatók.
Ipari alkalmazások
Az értékesített termékek, a PZTs általában nem integrált tiszta formájukban, de adalékolt a akceptor elemekkel , amelyek bevezetik lyukak az anyagban, vagy a donorok , amelyek bevezetik elektronok : adalékolást akceptorok ad egy „kemény” PZT, amelyben a mozgás doménfalak lassulnak a veszteségek, de a piezoelektromos együtthatók csökkentésével is, míg a donorokkal történő doppingolás „lágy” PZT-t eredményez, amelyben a peiezoelektromos együtthatók magasabbak, de a belső veszteségek is. Ezek alakú szilárd darabok, mint például a bevonat a vékony rétegben , vagy gél polimerizált (például microelectromechanical rendszerek ).
Mi található a PZT például az átalakítót , hogy az ultrahang , a kerámia kondenzátorok (en) , a FeRAM emlékek , a működtető számára mikroszkópok alagút és atomerő mikroszkóp vagy adaptív optika a csillagászat vagy a szenzorok számára ultrahang , szonár , radarok és infravörös érzékelők . Ők is használják a kerámia rezonátor az időzítés az elektronikus áramköröket . A Sandia Nemzeti Laboratóriumok 1975-ben fejlesztettek ki villanásgátló szemüveget, amely PLZT Pb 1-y La y (Zr 1-x Ti x ) 1-y / 4 O 3 -ot tartalmaz.Ha a lantán La 3+ kationjai helyettesítettek néhány kationt, a Pb 2+ ólmot, hogy megvédjék a légi személyzet égési sérüléseit és a nukleáris robbanások okozta vakságot : a PLZT-ben lévő szemüvegek 150 µs alatt kevesebb, mint a fényes villanás következtében átlátszatlanok lehetnek .
- 16 MHz-es kerámia rezonátor PZT-ben.
- Adó az ultrahangos PZT 32 mm-re .
Életük végén a PZT-ket veszélyes hulladékként kell kezelni, és azokban az országokban, ahol ilyen típusú jogszabályok és ágazatok léteznek, az elektromos és elektronikus berendezések hulladékainak (WEEE) ágazatának kell gondoskodnia róla .
Megjegyzések és hivatkozások
- (in) " Ólom-cirkonát-titanát; Ólom-titán-cirkónium-oxid (Pb (Ti, Zr) O 3 ) Anyagbiztonsági adatlap ” [PDF], https://www.americanpiezo.com/ , APC International, Ltd. (megtekintés : 2020. szeptember 6. ).
- „ Összetett lemez Ólom-cirkónium-titán-oxid porlasztó célpont, 50,8 mm (2,0 hüvelyk) átmérő x 3,18 mm (0,125 hüvelyk) vastag, 99,9% (fém alapú) ” , az Alfa Aesar-on (hozzáférés : 2020. augusztus 31. ) .
- (in) MAA Halim Wahab MNA, FSA Saad, MDY és H. Safar Ali , " piezoelektromos rezgésszabályozás fuzzy logikán keresztül az egyenáram-átalakító számára " , 2010. évi 6. Nemzetközi Kollokvium a jelfeldolgozásról és alkalmazásairól , 2010. augusztus 9Cikkének n o 11465671 ( DOI 10,1109 / CSPA.2010.5545244 , olvasható online )
- (in) J. Rouquette, J. Haines, V. Bornand, Pintard úr, Ph. Papet, C. Bousquet, L. Konczewicz FA Gorelli és S. Hull : " A színpad határának nyomáshangolása morfotróp piezoelektromos ólomcirkonátban" titanát ” , Physical Review B , vol. 70, n o 1, 2004. július, Cikk n o 014.108 ( DOI 10,1103 / PhysRevB.70.014108 , Bibcode 2004PhRvB..70a4108R , olvasható online )
- (in) Jelena D. Bobic, Mirjana Petrovic Vijatovic Mr. Stojanovic és Biljana D. , " 11 - felülvizsgálata leggyakoribb relaxor ferroelectrics and Their Applications " , mágneses, ferroelektromos és multiferro fém-oxidok , 2018, P. 233-249 ( DOI 10.1016 / B978-0-12-811180-2.00011-6 , olvassa el online )
- (in) R. Moazzami, C. Hu és WH Shepherd , " Ferroelektromos PZT vékonyréteg-alkalmazások elektromos jellemzői DRAM-hoz " , IEEE tranzakciók elektronkészülékeken , vol. 39, n o 9, 1992. szeptember, P. 2044-2049 ( DOI 10.1109 / 16.155876 , Bibcode 1992ITED ... 39.2044M , online olvasás )
- (in) J. Thomas Cutchen, James O. Harris és George R. Laguna , " PLZT redőnyök elektrooptikai: alkalmazások " , Applied Optics , Vol. 14, n o 8, 1975. augusztus, P. 1866-1873 ( PMID 20154933 , DOI 10.1364 / AO.14.001866 , Bibcode 1975ApOpt..14.1866C , olvasható online )