X EC (MV/m) Pr(C/m2) 4 1,097 0,
KẾT LUẬN CHƯƠNG
Vật liệu PZT-PMnN được sử dụng làm biến tử để lắp ráp máy rửa siêu âm. Máy rửa dùng biến tử ghép kiểu Langevin nửa sóng, với 2 biến tử áp điện lắp xung đối để nâng cao cường độ bức xạ. Mạch điện tử dùng 2 tran-di-to công suất đẩy kéọ Điện áp trên biến tử đã được quan sát, có biên độ cực đại 1400Vpp. Máy phát siêu âm trên biến tử áp điện đã được sử dụng như một thiết bị hỗ trợ cho việc chế tạo vật liệu na-nô TiO2 và ZrO2, rút ngắn thời gian tạo dung dịch. Vật liệu na-nô TiO2 và ZrO2 đã được dùng để chế tạo vật liệu PZT, có nhiệt độ tổng hợp và nhiệt độ thiêu kết thấp, giải quyết được bài toán về năng lượng và ô nhiễm môi trường.
Các thông số vật liệu ở chế độ tín hiệu lớn cũng đã được tính tốn cho vật liệu ở trạng thái bị kẹp chặt trong biến tử Langevin đang hoạt động trong máy rửa, cho thấy vật liệu PZT-PMnN với X = 7 có độ biến dạng đạt cỡ 5 x 10–5 và tốc độ dịch chuyển 0,356m/s.
Một máy phát siêu âm dải rộng cũng đã được lắp ráp với tần số hoạt động từ 25 – 50kHz, công suất 62W, biên độ điện áp ra thay đổi được. Máy phát này được sử dụng để xác định chính xác tần số cộng hưởng của biến tử ở chế độ tín hiệu lớn.
KẾT LUẬN
Luận án này đã tập trung nghiên cứu các vấn đề liên quan đến vật liệu gốm áp
điện PZT - PMnN và PZT - PMnN pha tạp Lạ Luận án đã hồn thành, chúng tơi có
thể kết luận về vật liệu này như sau:
1. Vật liệu PZT - PMnN đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp co-
lum-bit với chế độ thiêu kết tối ưu ở nhiệt độ 1150oC trong 2 giờ 15 phút. Vật liệu có khối lượng riêng lớn đạt trên 95% khối lượng riêng lý thuyết. Cấu trúc vật liệu là
đơn pha pe-rov-skit khơng có pha py-ro-clọ
Như vậy, phương pháp co-lum-bit đã là phương pháp chế tạo gốm tránh được sự hình thành của pha cấu trúc không mong muốn, đảm bảo kiểm soát được chất
lượng vật liệụ
Các thông số cấu trúc và vi cấu trúc liên quan đến chế độ công nghệ chế tạo
cũng đã được nghiên cứu và giải thích.
Mặc dù hỗn hợp được gọi là PZT - PMnN nhưng kết quả phân tích khơng thể hiện rõ nét sự tồn tại của pha PMnN. Do đó, để giải thích về sự biến đổi tính chất
của vật liệu, chúng tôi cho rằng bản chất vật liệu là PZT pha tạp đồng thời hai tạp Mn và Nb với tỷ lệ 1:2.
2. Phân tích tính chất sắt điện và áp điện của vật liệu PZT - PMnN đã chỉ ra
rằng khi hàm lượng PMnN tăng lên thì tính chất sắt điện và áp điện của gốm đạt giá trị tối ưu ở thành phần với 7% mol PMnN. Cơ sở giải thích sự thay đổi tính chất này là do tác động đồng thời của các tạp Mn và Nb tới tính chất của PZT.
3. Vật liệu PZT - PMnN với hàm lượng PMnN là 7% mol, được chọn pha tạp từ 1 ÷ 6% mol La cũng đã được chế tạo và nghiên cứụ Sự có mặt của La trong gốm làm cho nhiệt độ và thời gian thiêu kết vật liệu đều giảm.
4. Phân tích tính chất sắt điện và áp điện của PZT - PMnN pha La cho thấy La có tác động cải thiện chất lượng gốm, biến nó trở thành một vật liệu có độ phẩm chất cơ cao đồng thời với hệ số liên kết điện cơ lớn, đáp ứng tốt chỉ tiêu của vật liệu áp điện trong các ứng dụng công suất lớn.
5. Phân tích đặc tính của vật liệu theo nhiệt độ cho thấy rằng PZT - PMnN có nhiệt độ chuyển pha cao trên 300oC, trong khi nhiệt độ chuyển pha của PZT - PMnN pha La bị giảm đi nhanh chóng khi tăng hàm lượng Lạ Ở vật liệu có hàm lượng La là 6% mol, nhiệt độ chuyển pha giảm tới 200oC, vùng nhiệt độ làm việc ổn định ở
dưới 100oC. Điều này hạn chế khả năng ứng dụng của vật liệu PZT - PMnN pha La,
đặc biệt là trong các ứng dụng công suất.
6. Máy rửa siêu âm là một sản phẩm có ứng dụng thực tiễn cũng đã được chế
tạo thành công. Biến tử phát được chế tạo từ vật liệu nghiên cứu trong luận án. Mạch
điện tử phát tín hiệu kích thích ở tần số siêu âm đã được lắp ráp và hoàn thiện, phù
hợp với máy phát siêu âm trong khoảng tần số đến 100kHz, công suất khoảng
100W. Máy phát siêu âm cũng đã được sử dụng có hiệu quả để hỗ trợ chế tạo vật