Исследование акустических пьезокерамических элементов с электродами, нанесенными различными способами

• Автор: Эмбиль, Илона Аршалиевна
• Шифр специальности: 01.04.06, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 92 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ПЬЕЗОКЕРАМИКА МЕТАЛЛ

1.1. Способы металлизации керамических материалов

1.2. Металлизация пьезокерамики

1.3. Постановка задач исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ В СВЧЭЛЕКТРОМАГНИ ГНОМ ПОЛЕ

2.1. Дисперсия диэлектрической проницаемости и потерь пьезокерамики

2.2. Определение оптимального диапазона частот электромагнитного поля

2.3. Определение оптимального способа передачи энергии электромагнитного поля в образцы

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОНЫ

КОНТАКТА ПЬЕЗОКЕРАМИКА МЕТАЛЛ
3.1. Подготовка образцов для исследования
3.2. Методика эксперимента
3.3. Экспериментальные результаты
3.4. Обсуждение результатов
Глава 4. АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Определение электрофизических параметров
4.2. Исследование состояния поляризации
4.3. Автоматизированный расчет электрофизических параметров
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Альтернативным способом оптимизации рассматриваемого процесса металлизации является применение высокочастотного (ВЧ) электрического поля. Эксперименты показали, что вжигание серебросодержащих паст в электрическом поле мегагерцового диапазона частот по схеме «стартового диэлектрика» существенно сокращает продолжительность металлизации, повышает адгезионную прочность соединений пьезокерамики с металлом при сохранении требуемых значений электрофизических параметров ПКЭ. В то же время эксперименты показали, что применяемые в качестве технологического оборудования для ВЧ-металлизации пьезокерамики промышленные установки диэлектрического1 нагрева не рассчитаны на эксплуатацию при рабочих (0-0°С) температурах нагрева образцов. Кроме того, используемый в качестве «стартового диэлектрика», без которого процесс ВЧ-металлизации не происходит, асбестосодержащий материал токсичен, его применение в промышленности ограничено. Дальнейшим шагом на пути применения электрофизических полей для создания электродов на пьезокерамике из серебросодержащих наст является использование электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ). Обоснованием такого подхода служат исследования характеристик мо-но- и поликристаллических сегнетоэлектриков в диапазоне СВЧ, а также представления о физике и технике СВЧ-нагрева диэлектриков. Теоретическое и экспериментальное исследование способов металлизации пьезокерамики и применение результатов исследования для совершенствования технологии изготовления акустических ГТКЭ различной конфигурации. ПКЭ различной конфигурации, изготовленных с применением различных способов металлизации пьезокерамики. Разработана физическая модель металлизации пьезокерамики в СВЧ-элекгромагнитном поле. Методом локального рентгеноспектрального анализа определены глубина и характер проникновения серебра в пьезокерамику при различных способах вжигания серебра: промышленном, в ВЧ -электрическом поле и в СВЧ-электромагнитном поле. Исследовано состояние поляризации в ПКЭ, изготовленных с применением различных способов металлизации, определены коэффициенты тепловой диффузии и профили пироэлектрического коэффициента. Разработаны технологические режимы изготовления ПКЭ из материалов системы ЦТС с использованием металлизации в СВЧ-электромагнитном поле. Определены электрофизические параметры ПКЭ различной, в том числе сложной, конфигурации. Разработана и реализована программа автоматизированного расчета электрофизических (ЭФ) параметров ПКЭ выбранных типоразмеров. Эффективность повышения частоты электромагнитного поля, используемого для нагрева пьезокерамики, обусловлена увеличением фактора потерь, снижением напряженности электрической составляющей поля, а также поверхностным эффектом. Оптимальным способом СВЧ-нагрева металлизируемой пьезокерамики является нагрев в поле стоячей волны объемного резонатора. Способ нанесения металлических электродов на поверхность пьезокерамики оказывает влияние на физико-механические и электрофизические характеристики пьезокерамических элементов. Диссертационная работа заслушана и одобрена апреля г. СПбГМТУ; основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: -ой Всероссийской научной конференции студен-тов-физиков и молодых ученых ВНКСФ- (г. Екатеринбург) ; 6-ой международной конференции но морским интеллектуальным технологиям «МОРИН ГЕХ-» (г. Санкт-Петербург) ; XXlV-ой отраслевой конференции молодых специалистов «Морское подводное оружие. Необитаемые подводные аппараты. Вопросы проектирования, конструирования и технологий, МПО - МС - (г. Санкт-Петербург) ; международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (г. Одесса) ; International conference «Functional materials and nanotechnologies » (Riga) ; ХХІХ-ой отраслевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Морское подводное оружие. Морские подводные роботы: Вопросы проектирования, конструирования и технологий, МПО - МС - » (г. Санкт-Петербург) . Имеется акт внедрения.