流延法制备PZT厚膜及其压电性能研究开题报告

 2022-01-13 09:01

全文总字数:3854字

1. 研究目的与意义(文献综述)

锆钛酸铅(pzt) 因其压电性能高、温度稳定性好、居里温度较高、机电耦合系数高等优越性被认为是一种优良的压电材料,被广泛运用于制备驱动器、传感器、换能器、存储器、变压器等电子元器件,在电子、航天领域具有广泛的用途。厚膜材料兼顾了块体材料和薄膜材料的优点,有与块体材料相近的电性能,有比薄膜更大的驱动力和位移、更明显的压 电效应,受表面、界面效应及电、光、热和力等外界因素影响小,综合性能优于薄膜材料。

以pzt为原料制成的不同厚度的厚膜材料,能制备成厚度为10~100μm的膜结构材料,它兼顾了块体材料和薄膜的优点,具有驱动力高,工作电压低,工作频率宽及易于兼容等优点,已成为微机电系统(mems)中最有前途的传感和驱动材料之一。目前常见的pzt厚膜制备方法有丝网印刷法、流延法、电泳沉积法及块体减薄法等。丝网印刷和流延法通常是将pzt粉末和有机溶剂混合成的浆料,制备出一定厚度的湿膜,然后经过烘干、去胶、烧结等工艺成膜。但是存在高质量浆料制备难,烧结温度高(>850 ℃),制备的厚膜致密性较差等不足。电泳沉积法是利用pzt颗粒在电场中的移动来完成厚膜的沉积制备的。pzt颗粒在与丙酮、水等极性介质的接触交界面上发生电离而产生表面自由电荷,携带电荷的pzt颗粒将会在外电场的“牵引”作用下发生定向移动,沉积于附有相反极性电荷的电极板上而获得一定厚度和结构形态的膜材料。沉积过程常出现其他电化学反应,进而影响成膜质量。机械磨削减薄块体材料来制备厚膜材料的厚膜,厚度很难达到100 μm及以下,且厚膜成品率低,后续处理工艺极其复杂。

流延法成型最早运用于制备油漆、塑料、造纸等领域。具有设备工艺简单,成型快,可连续生产等优点。特别适合于大型薄板陶瓷器件的制备。但其成膜质量很大程度上取决于其流延浆料中粉体、粘结剂、溶剂、添加剂的种类和成份配比。球磨时间同样能影响最终制备而成的厚膜的性能。

流延成型的厚膜厚度会有收缩,流延干胚片的厚度与浆料浓度,刮刀间隙和浆料浓度均有关系,不好控制。经过多年的发展,流延工艺日趋成熟,并且发展了一系列特殊的成型工艺,广泛运用于电子能源行业。为电子设备电子元件的微小型化,超大规模集成电路提供了有利的支持。

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2. 研究的基本内容与方案

基本目的

(1)通过文献调研确定配置流延浆料所需的药品配方。最佳的球磨速度,球磨时间。

(2)通过实验探索确定流延浆料中粉体,粘结剂,溶剂,添加剂的最佳比例,以制备出容易 成型,且具有良好强度和韧性的厚膜材料。

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3. 研究计划与安排

1)第1-2周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需方法。确定技术方案,并完成开题报告。购买实验所需要的药品,为实验做好充足的制备。

(2)第3-5周:准备药品,计算出药品最佳配比,探索记录制备出最好成膜质量的配比。

(3)第5-7周:流延成型,探索合适的流延速度,流延方法。流延出具有足够厚度的平整pzt厚膜

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 谢雨洲, 彭超群, 王小锋, et al. 流延成型技术的研究进展[j]. 中国有色金属学报, 2015(7):1846-1857.

[2] medesi j, meier h, megnin c, et al. a novel co-castingprocess for piezoelectric multilayer ceramics with silver inner electrodes ☆[j]. procediaengineering, 2015, 120:124-129.

[3] minase j, lu t f, cazzolato b, et al. a review,supported by experimental results, of voltage, charge and capacitor insertionmethod for driving piezoelectric actuators[j]. precision engineering, 2010,34(4):692-700.

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