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　　研究與試制壓電陶瓷變壓器的試制及其老化行為研究侯育冬12，朱滿康王波田長生2，嚴輝。北京工業大學材料學院量子材料實驗室，北京122；2.西北工業大學材料科學與工程學院，陜西西安71訓72你抑02為0.2，0.5，0.8，分別記作，2，3壓電陶瓷制作壓電變壓器模擬試樣，采用空氣中高溫下對端電極同時進行加壓極化的方法性能測試明，2的壓電性能優，具有小的+幾械損耗和介質損耗，適合在全波諧振頻1動狀態下工作。此外，還系統研究了，2試樣壓電參數的老化行為，研究結果明電容量，和壓電常數木3的老化行為均服從對數定律。

　　壓電陶瓷變壓器是利用壓電陶瓷特有的正逆壓電效應，在機電能量的次轉換過程中，通過體內阻抗變換來實現變壓作用。相對于傳統線繞式變壓器，壓電陶瓷變壓器具有高升壓比轉換效率耐高壓高溫與短路燒毀耐潮濕抗電磁干擾，且體積小質量輕等優異性能，特別適應電子電路向集成化片壓電變壓器所用陶瓷材料需有高的徑向機電耦合系數谷機械品質因數，和電學品質因數介質損耗的倒數，以獲得高的升壓比，小的機械損耗和介質損耗67.本課組己有的研究發現摻氧化猛0.220.82丁壓電陶瓷具有較優的機電性能，適合制作壓電變壓器8.筆者選用摻氧化錳質量分數為別記作，2，3，所制變壓器模擬試樣也分別用其試樣，并測試了各項壓電參數。此外，由于壓電性能價值，筆片還系統研宄壓電陶瓷變壓器模擬試樣的室溫老化為。

　　1實驗錳含請的嘆化丁瓷粉，比汕粘合劑進行次造粒瓷粉加粘合劑壓塊后打碎過篩，再次壓塊打碎過篩，然后置于模具中干壓成型，成型壓力33成咽尺，然后將模擬試樣素坯體置于電爐內，進行排膠和燒結。燒結好的試樣經打磨拋光后，上端電極進行燒銀如2型壓電變壓器，之后進入極化工序。

　　2.1壓電變壓器的性能測試器模擬試樣的實物照片2，瑞的頻率阻抗譜。壓電變玉器的輸入阻抗值殖頻率變化而變化根據譜可以確定半波諧振頻率夂2和全波諧振頻率夂以及相應諧振電阻疋，21比外，從中還可以看到，在諧振和反諧振時，輸入電壓和電流間的相位肩為，輸阻抗呈純電阻忭；在這兩個頻率之輸入1抗電感性；失諧時，輸壓電變壓器瓷片的極化采用空氣中高溫極化的方法，這是因為變壓器瓷片需要在兩個不同方向上極化，即驅動部分需要沿厚度方向極化，而發電部分需要沿長度方向極化。壓電變甩器的長度般為沖米清級，按迎常的硅油極化工藝則需要數萬伏的樂。這種高壓電源不1僅設濟復雜，巨操作不安全，故前般采用空氣高溫極化的方法9.

　　高溫極化的具體工藝如下將陶瓷片夾持在特制夾具上，放置于控溫箱中升溫，空氣氣氛。升溫至100起，對輸入端，輸出端1時加卡，其中輸入端9，輸出端10.升溫至高溫度3300高于試樣居里溫度，保溫而后降溫至0撤去極化電壓，整個極化過程約30.

　　極化好的壓電變壓器模擬試樣靜置24，線測試吒電性能。采142柬人1密；1抗分析儀測試室溫下250壓電陶瓷變壓器模擬試樣輸入端的頻率阻抗浩和出下輸入端輸出端的靜電容量。

　　以及介質損耗1采科院聲學所幻2型準靜態必3測量儀測試輸入端輸端的壓電常數必。

　　山于老化現象與其所處狀態和熱歷史密切相關，因此我們選取極化后室溫250靜置2處后的時刻為老化時間零點。室溫老化過程中，定期用14284型乙0民精密數字屯橋測試變壓器試樣輸入端電容景和介質損耗，測試頻率；用32型準靜態而測量儀測試輸入端的壓電常數。

　　人阻抗呈電容性，電流超前電壓。

　　試樣編號從1中可以看到，壓電變壓器模擬試樣的電容試和壓電常數，隨錳含景的增加，雖下降趨勢，這是因為1以2+和1+的方式取代晶格中的4+和丁4位，為衡體系電價，品格上出現大量的闈空位。氧空位的出現使鈣鈦礦結構的維氧面體族產生明顯的畸變，對電疇轉向產生釘扎效應，阻礙了極化翻轉。閃而陶瓷體系變硬，和18心咸小，從著增加181.

　　綜合比較各項壓電性能，2試樣優，在全波諧振狀態下具有低諧振電阻56，機械損耗小，此外，介質損耗也低，50，104，因而適合在全波諧振頻率驅動狀態下工作。

　　2.2壓電陶瓷變壓器的老化研究老化是壓電鐵屯陶瓷中普遍存在的現象，足村料微觀狀態自發改變過程的宏觀現，對于老化現象的研究幾仃重要的理論與實用價值61.

　　卡屯陶瓷極化時，極化電場迫使晶胞內無序排列轉向，使品體軸方向改變，伴隨著較大的應變。極化后，在內應力的作用下，己轉向的90疇有部分復原而釋放應力，但尚有定數量的剩余應力使陶瓷體仍處于不平衡的狀態。電疇在剩余應力的作用下，隨時間的延長復原部分逐漸增多，因此剩余極化強度不斷下降，壓電性能減弱。180疇的轉向，雖然不產生應力，但轉向后處于勢能較高的狀態，因此仍趨于重新分裂成180疇壁，這也慫引起老化的因素171.

　　此外，乇電陶瓷般還存在較多的間電荷如不等價摻雜所引起的空間電荷，這些空間電荷在極化輸入端輸出端壓電陶瓷在極化后段時間內，壓電參數的老化廳為般服從對數定律。該定律數學達忒如下點后時刻試樣的壓電參數為上述兩點間的老化時間間隔；1為10倍時間老化率。

　　從4，6可以看到，介質損耗俸脫溝緋J3均在391左右趨于穩定，之前變動較大。這是因為壓電陶瓷在極化后撤除電場的段較短時間內，保留大部分轉向的90疇，因此它的剩余極化強度大。在這種狀態下，較多的90新疇將恢復到極化前較大。此后，隨著時間的推移，內應力不斷釋放，電性能參數的老化幅度也就品方地減慢并逐漸趨于個穩定值。

　　從4和6可，電容量和壓電常數本3在老化前期39，基本遵從對數定律。應用函數擬合方法，分別得到電容量。和壓電常數必3的老化方程。

　　前便限制了疇壁的運動。因此，在極化時就需要較高移，空叫電荷又會逐步重新積聚在打序排列電疇的兩端。電疇兩端等量的異性空間電荷起著屏蔽作用，因此，剩余極化強度逐漸減少，壓電性能逐漸減弱193.

　　總之，老化的本質是極化后屯陶瓷的電疇由能量較高的狀態，地轉變到能量較低的狀態，這是個不可逆過程。

　　筆者選取壓電性能較優的，2試樣進行老化研宄。

　　和壓電常數辦隨時間變化的老化關系曲線。

　　電容量的老化廳程如壓電常數如的老化方程如下=275.525.41lgmm3已有的研宄中，介質損耗般隨老化時間的推移而減小，且滿足對數定律。本實驗中5，老化前期介質損耗卻隨老化，間的延長所增大，且并小滿足對數定律。介質損耗的增大估計與內應力釋放過程中電疇的轉向有關，此外由于試樣介質損耗很小3量級，測量相對誤差較大，因而難于用線性函數進行擬合。

　　從以上實驗結梟還可以到，存放時間較長的老化穩定值相對產初始伉變動并不火，這上要足叢以下兩個因素其，極化時901轉向產生的內應力，有部分能通過試樣整體尺寸的形變來釋放。極化后試樣在極化電場方向的尺寸略為伸長，這就可以松他部分內應力，不會使所轉向的90都恢復到極化前的無序狀態。其，在晶體結構中，由于摻雜離子如錳離子會形成晶格疇和缺陷，這些缺陷也能夠松弛部分內應力。

　　壓電陶瓷經過長時間的老化，內應力得到充分釋放，所以后會有大部分有序排列的180疇和部分有序排列的90疇，它們所提供的剩余極化強度與時間的推移無關。

　　3結論應工業制備技術制作了+，鉆摻雜量的2，3種壓電陶瓷變壓器模擬試樣，采用空氣高溢極化的方法對以沈以玉電陶泛變壓器端電極同時加壓；壓電性能測試結果明，2試樣具有優對，2試樣老化行為的研宄明，電容量，和壓屯常數必。；的老化行為服從對數定律，線性擬合富佳成公司。壓電陶瓷的原理與簡介習。世界產品與技術，20柴荔英，鄺安祥。壓電陶瓷變壓器與線繞電子變壓器的比較習。電子白辰陽，桂治輪，李龍土。壓電變壓器的研究和開發進展習。壓電與聲金浩，董樹榮，王德苗。壓電變壓器的研究現狀習。電子元件與材料，2002，2192831.

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　　經測試該涂層在lkHz的阻抗值為48kU低于生物分子涂層在該頻率的阻抗值6.

　　3結論采用新型的導電聚合物聚3，4氧化乙，噻吩00丁的衍生物，0丁，用電化學的方法成功地在神經元修補元件的電極上制得了導電涂層。所形成的，0丁，88及，0丁碟生物分子導電涂層均由于千擾離子強度太高造成的影響。應用流動相離子色譜法使待測離子與其它離子達到所要求的分辨率和操作時間，方法準確，可應用于鋁腐蝕箔及化成箔中8，42的測定。

　　08960788.電子元器件詳細規范，030型固定鋁電解電容器間。

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　　編輯傅成君