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無鉛壓電陶瓷是指不含鉛的壓電陶瓷,其更深層次的含義則是指既具有滿意的使用性能又有良好環(huán)境友好特性的壓電陶瓷材料.它要求材料體系本身不含有對生態(tài)環(huán)境造成損害的物質(zhì),在制備、使用及廢棄后處理過程中也不對人類及生態(tài)環(huán)境造成危害.近年來,國內(nèi)外的材料學(xué)者為無鉛壓電陶瓷的發(fā)展進(jìn)行了不懈地努力,取得了顯著的研究成果.2004年11月4日出版的5NATURE6報(bào)道了日本學(xué)者利用反應(yīng)模板晶粒生長(RTGG)制備出了織構(gòu)堿金屬鈮酸鹽無鉛壓電陶瓷,壓電常數(shù)d33可達(dá)416pC/N,機(jī)電耦合系數(shù)kp=61%,其性能堪與PZT陶瓷媲美
壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動電源主要有電壓控制型和電流/電荷控制型兩種[3],從實(shí)現(xiàn)方式上主要有線性和開關(guān)式兩種[4]。電壓控制型壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動電源有以下幾種方式:
1)線性直流放大式電源直接采用高壓運(yùn)算放大器的方式具有靜態(tài)性能好、集成度高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn),但由于高壓運(yùn)算放大器的輸出電流一般都小于200mA,因此壓電陶瓷執(zhí)行器的動態(tài)性能受到限制。
2)電壓跟隨式電源此種壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動電源將電壓放大和功率放大分離,驅(qū)動級可以提供較高的驅(qū)動電流;由于沒有直接從輸出的電壓信號取得采樣,前后級之間會產(chǎn)生跟隨誤差,精度不可能很高;并且在靜態(tài)時驅(qū)動電源仍有較大的2)電壓跟隨式電源此種壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動電源將電壓放大和功率放大分離,驅(qū)動級可以提供較高的驅(qū)動電流;由于沒有直接從輸出的電壓信號取得采樣,前后級之間會產(chǎn)生跟隨誤差,精度不可能很高;并且在靜態(tài)時驅(qū)動電源仍有較大的功率輸出,效率不高,發(fā)熱嚴(yán)重。7研究展望近年來,無鉛壓電陶瓷的研究和開發(fā)取得了長足進(jìn)步,獲得了一些性能良好的無鉛壓電陶瓷體系,部分配方在某些領(lǐng)域具有了一定的實(shí)用化前景。