Richiami sulla teoria della piezoelettricità. Materiali ceramici ...

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3.4 Ceramiche piezoelettriche PZT - 1 Il Titanato Zirconato di Piombo (Pb(Ti,Zr)O 3) è una soluzione solida perovskitica, avente il 52-54 % di PbZrO 3 ortorombico ed il 48-46 % di PbTiO 3 tetragonale. Il confine morfotropico di fase, tra la fase romboedrica e tetragonale, corrisponde al range di composizione ottimale in cui, a causa dell’accoppiamento tra due strati energetici equivalenti, le prestazioni piezoelettriche hanno un picco, quasi verticale. Per composizioni prossime a questo confine sono disponibili un gran numero di direzioni di polarizzazione, che portano ad alti valori del coefficiente di accoppiamento elettromeccanico k e <strong>della</strong> permittività ε. Anche in questa ceramica si ricercano dei droganti che modifichino le caratteristiche del prodotto, come meglio richiede l’applicazione in esame. 22/11/2011 44/77
3.4 Ceramiche piezoelettriche PZT - 2 Tra gli accettori viene utilizzato il Fe 3+ che sostituisce gli ioni di Zirconio Zr 4+ . Non contribuiscono a riorientare in modo rilevante i domini né incrementano la permittività dielettrica. Le perdite dielettriche risultano comunque basse, ma l’invecchiamento è abbastanza rapido. Gli additivi donatori che drogano il Pb(Ti, Zr)O 3, sono il Niobio Ni 5+ che sostituisce gli ioni di Zirconio Zr 4+ , ed il Lantanio La 3+ , che rimpiazza il Piombo Pb 2+ . Simili additivi aumentano la resistività <strong>della</strong> ceramica, intensificano la riorientazione dei domini, aumentano la permittività dielettrica, la polarizzazione residua ed i valori dei coefficienti di accoppiamento, ma aumentano anche le perdite dielettriche. Gli additivi isovalenti: il Bario Ba 2+ , o lo Stronzio Sr 2+ , che rimpiazzano ioni di Piombo Pb 2+ , oppure ioni di Stagno Sn 4+ , che sostituiscono quelli di Zirconio Zr 4+ . Questi additivi tendono ad abbassare la temperatura di Curie e le perdite dielettriche, mentre si nota un incremento delle costanti piezoelettriche e dell’invecchiamento. 22/11/2011 45/77
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