大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及壓電陶瓷極化，特別是一種大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大長徑比壓電陶瓷管是一種新型的功能材料，是主動振動控制復(fù)合材料及壓電儲能復(fù)合材料的重要功能相。相比于傳統(tǒng)塊狀、片狀壓電陶瓷材料，大長徑比壓電陶瓷管不僅具有優(yōu)良的壓電、介電性能，還具有以下優(yōu)點:(1)具有良好的撓度和柔韌性，幾何形狀滿足集成要求，便于與基體材料復(fù)合，且對基體材料結(jié)構(gòu)強度和可靠性影響較??；(2)制備復(fù)合材料時，內(nèi)電極從基質(zhì)材料中隔離，使管固定在導(dǎo)電基質(zhì)中，拓寬了基質(zhì)材料的選擇；
[3]電極分別位于管內(nèi)外壁，通過直接穿過管壁的電場獲得活性，工作電壓減少，同時，電場只穿過管壁而不用穿過基質(zhì)材料，還可以減少電場損失。
[0003]大長徑比壓電陶瓷管是一種多晶體材料，各細(xì)小晶體在其中紊亂取向，各晶粒間壓電效應(yīng)相互抵消，宏觀不呈現(xiàn)壓電效應(yīng)，要想使其具有壓電性，必須對其進(jìn)行極化處理。通常的壓電陶瓷極化方法包括油浴極化，空氣極化等。油浴極化是以甲基硅油等為絕緣介質(zhì)，在一定極化電場、極化溫度和極化時間下對制品進(jìn)行極化的方法。由于甲基硅油具有使用溫度范圍較寬、導(dǎo)熱作用好、絕緣強度高和防潮性好等優(yōu)點，該方法一般用于極化矯頑場較高的壓電陶瓷材料?？諝鈽O化是以空氣為絕緣介質(zhì)，在一定極化條件下對材料進(jìn)行極化處理的方法。該方法的特點為:極化成本較低、不使用絕緣油、操作簡單易行、擊穿場強低、極化后的樣品無需清洗。該方法一般用于極化矯頑場強較低的壓電陶瓷材料。
[0004]對于大長徑比壓電陶瓷管而言，由于材料內(nèi)徑小，長度長，采用傳統(tǒng)的油浴極化法，極化后續(xù)清洗工作難以進(jìn)行?？諝鈽O化法雖然避免了極化后的清洗過程，但是空氣的濕度對極化過程有影響。所以上述兩種方法均不適合實現(xiàn)大長徑比壓電陶瓷管的極化。此夕卜，傳統(tǒng)的極化裝置都是采用直接夾持的方法實現(xiàn)正負(fù)極與待極化物的連接，適用于塊狀、片狀壓電陶瓷的極化。對于大長徑比壓電陶瓷管而言，由于材料內(nèi)徑小，待極化面為彎曲平面，傳統(tǒng)的極化夾持裝置均沒有辦法實現(xiàn)大長徑比壓電陶瓷管內(nèi)外壁與正負(fù)電極的接觸，無法進(jìn)行有效極化。
[0005]所以，傳統(tǒng)的極化方法與極化裝置均沒有辦法實現(xiàn)大長徑比壓電陶瓷管的有效極化。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型提供了一種大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，包括耐壓測試儀、密封真空容器、用于夾持壓電陶瓷管的極化夾具和對密封真空容器加熱的加熱裝置，所述耐壓測試儀與設(shè)置在密封真空容器內(nèi)的極化夾具連接，所述密封真空容器置于加熱裝置上；極化夾具包括正極頭、負(fù)極頭、正極導(dǎo)線、負(fù)極導(dǎo)線和負(fù)極板，正極頭輸入端連接耐壓測試儀的電壓輸出端，正極頭輸出端連接正極導(dǎo)線；負(fù)極頭輸入端連接耐壓測試儀的接地端，負(fù)極頭輸出端通過負(fù)極導(dǎo)線與負(fù)極板連接；負(fù)極板懸設(shè)于密封真空容器內(nèi)，且負(fù)極板上設(shè)置有支撐板和位于支撐板上方的小蓋板；密封真空容器為一端敞口另一端封閉的筒體，且敞口端設(shè)有與其配合的大蓋板，大蓋板下表面固定有兩根固定負(fù)極板的固定柱，大蓋板上遠(yuǎn)離正極頭和負(fù)極頭的一側(cè)邊緣設(shè)置有小孔。
[0009]根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，支撐板上開設(shè)有貫穿支撐板上表面的I條以上平行凹槽；凹槽數(shù)量大于等于正極頭數(shù)量，正極頭數(shù)量與正極導(dǎo)線數(shù)量相等。
[0010]根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，支撐板和小蓋板的材料為鋁合金；正極導(dǎo)線不包覆絕緣層，且直徑小于壓電陶瓷管內(nèi)徑。
[0011]根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，還包括真空泵和壓力真空表，真空泵通過大蓋板上的小孔與密封真空容器連接，壓力真空表設(shè)置于小孔上。
[0012]根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，兩根固定柱垂直設(shè)置于大蓋板下表面，且長度相同，均小于密封真空容器的高度。
[0013]根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，大蓋板和固定柱材料均為聚四氟乙烯。
[0014]根據(jù)本實用新型優(yōu)選的，還包括限流電阻，限流電阻串聯(lián)在耐壓測試儀與極化夾具之間；加熱裝置是恒溫加熱器。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]本實用新型針對大長徑比壓電陶瓷管設(shè)計了一種極化系統(tǒng)，本極化系統(tǒng)內(nèi)的極化夾具有效解決了傳統(tǒng)極化夾具采用直接夾持的方法實現(xiàn)正負(fù)極與待極化物的連接，無法實現(xiàn)極化面為小彎曲平面材料的極化這一問題，實現(xiàn)了大長徑比壓電陶瓷管內(nèi)外壁與正負(fù)電極的接觸，保證了大長徑比陶瓷管的極化成功率，適用于極化不同壁厚的大長徑比壓電陶瓷管。另外，本實用新型采用密封真空容器，在真空中進(jìn)行極化，極化過程中不使用硅油，既降低了極化成本，又簡化了極化工序，避免了油浴極化法的后續(xù)清洗過程。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型大長徑比壓電陶瓷管極化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實用新型大長徑比壓電陶瓷管極化夾具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、耐壓測試儀，2、限流電阻，3、密封真空容器，4、極化夾具，5、加熱裝置，6、真空泵，7、壓力真空表；1_1、電壓輸出端，1-2、接地端，3-1、大蓋板，3-2、固定柱，3-3、小孔，4-1、負(fù)極頭，4-la、負(fù)極頭輸入端，4-lb、負(fù)極頭輸出端，4-2、正極導(dǎo)線，4-3、負(fù)極導(dǎo)線，4-4、負(fù)極板，4-5、支撐板，4-6、小蓋板，4-7、凹槽，4-8、壓電陶瓷管，4-9、正極頭，4-9a、正極頭輸入端，4-9b、正極頭輸出端。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0021]實施例1、
[0022]如圖1、2所示，本實施例的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，包括耐壓測試儀1、限流電阻2、密封真空容器3、用于夾持壓電陶瓷管的極化夾具4、對密封真空容器加熱的加熱裝置5、真空泵6以及壓力真空表7，所述耐壓測試儀I與設(shè)置在密封真空容器3內(nèi)的極化夾具4連接，限流電阻2串聯(lián)在耐壓測試儀I與極化夾具4之間，密封真空容器3置于加熱裝置5上，加熱裝置5為數(shù)顯式加熱器。極化夾具4包括正極頭4-9、負(fù)極頭4-1、正極導(dǎo)線4-2、負(fù)極導(dǎo)線4-3和負(fù)極板4-4，正極頭輸入端4-9a連接耐壓測試儀的電壓輸出端1-1，正極頭輸出端4-9b連接正極導(dǎo)線4-2，所述正極導(dǎo)線4-2不包覆絕緣層，且直徑小于壓電陶瓷管內(nèi)徑；負(fù)極頭輸入端4-la連接耐壓測試儀的接地端1-2，負(fù)極頭輸出端4-lb通過負(fù)極導(dǎo)線4-3與負(fù)極板4-4連接；負(fù)極板4-4懸設(shè)于密封真空容器3內(nèi)，且負(fù)極板4_4上設(shè)置有支撐板4-5和位于支撐板上方的小蓋板4-6，所述支撐板4-5和小蓋板4-6的材料為鋁合金。密封真空容器3為一端敞口另一端封閉的筒體，且敞口端設(shè)有與其配合的大蓋板3-1，大蓋板下表面垂直固定有兩根固定負(fù)極板的固定柱3-2，兩根固定柱的長度相同且均小于密封真空容器3的高度，大蓋板3-1和固定柱3-2材料均為聚四氟乙烯；大蓋板上遠(yuǎn)離正極頭和負(fù)極頭的一側(cè)邊緣設(shè)置有小孔3-3，小孔設(shè)置在遠(yuǎn)離正極頭和負(fù)極頭的一側(cè)邊緣是為了盡可能避免抽真空時的氣流對極化夾具產(chǎn)生的影響，以免造成正極導(dǎo)線和負(fù)極導(dǎo)線移動甚至造成導(dǎo)線脫落，或有可能使得正極導(dǎo)線偏離壓電陶瓷管甚至從壓電陶瓷管內(nèi)抽出的現(xiàn)象。所述真空泵6通過大蓋板上的小孔3-3與密封真空容器3連接，壓力真空表7設(shè)置于小孔3-3上。
[0023]所述支撐板4-5上開設(shè)有貫穿支撐板上表面的3條平行凹槽4-7 ;所述正極頭4_9為I個，正極導(dǎo)線4-2為I根，被極化的壓電陶瓷管數(shù)與正極頭數(shù)要對應(yīng)，本實施例中一次只能極化I根壓電陶瓷管。
[0024]實施例2、
[0025]如實施例1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其區(qū)別在于，
[0026]所述正極頭4-9為3個，正極導(dǎo)線4-2為3根，本實施例中一次可以極化3根壓電陶瓷管。
[0027]實施例3、
[0028]如實施例1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其區(qū)別在于，
[0029]所述支撐板4-5上開設(shè)有貫穿支撐板上表面的5條平行凹槽4-7 ;所述正極頭4_9為5個，正極導(dǎo)線4-2為5根，本實施例中一次可以極化5根壓電陶瓷管。
【主權(quán)項】
1.一種大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，包括耐壓測試儀、密封真空容器、用于夾持壓電陶瓷管的極化夾具和對密封真空容器加熱的加熱裝置，耐壓測試儀與設(shè)置在密封真空容器內(nèi)的極化夾具連接，密封真空容器置于加熱裝置上；所述極化夾具包括正極頭、負(fù)極頭、正極導(dǎo)線、負(fù)極導(dǎo)線和負(fù)極板，正極頭輸入端連接耐壓測試儀的電壓輸出端，正極頭輸出端連接正極導(dǎo)線；負(fù)極頭輸入端連接耐壓測試儀的接地端，負(fù)極頭輸出端通過負(fù)極導(dǎo)線與負(fù)極板連接；負(fù)極板懸設(shè)于密封真空容器內(nèi)，且負(fù)極板上設(shè)置有支撐板和位于支撐板上方的小蓋板；密封真空容器為一端敞口另一端封閉的筒體，且敞口端設(shè)有與其配合的大蓋板，大蓋板下表面固定有兩根固定負(fù)極板的固定柱，大蓋板上遠(yuǎn)離正極頭和負(fù)極頭的一側(cè)邊緣設(shè)置有小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，支撐板上開設(shè)有貫穿支撐板上表面的I條以上平行凹槽；凹槽數(shù)量大于等于正極頭數(shù)量，正極頭數(shù)量與正極導(dǎo)線數(shù)量相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，支撐板和小蓋板的材料為鋁合金；正極導(dǎo)線不包覆絕緣層，且直徑小于壓電陶瓷管內(nèi)徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，還包括真空泵和壓力真空表，真空泵通過大蓋板上的小孔與密封真空容器連接，壓力真空表設(shè)置于小孔上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，兩根固定柱垂直設(shè)置于大蓋板下表面，且長度相同，均小于密封真空容器的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，大蓋板和固定柱材料均為聚四氟乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，其特征在于，還包括限流電阻，限流電阻串聯(lián)在耐壓測試儀與極化夾具之間；加熱裝置是恒溫加熱器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種大長徑比壓電陶瓷管的極化系統(tǒng)，包括耐壓測試儀、密封真空容器、用于夾持壓電陶瓷管的極化夾具和對密封真空容器加熱的加熱裝置，所述耐壓測試儀與設(shè)置在密封真空容器內(nèi)的極化夾具連接，所述密封真空容器置于加熱裝置上。本實用新型有效解決了傳統(tǒng)極化夾具無法實現(xiàn)極化面為小彎曲平面材料的極化這一問題，實現(xiàn)了大長徑比壓電陶瓷管內(nèi)外壁與正負(fù)電極的接觸，保證了大長徑比陶瓷管的極化成功率，適用于極化不同壁厚的大長徑比壓電陶瓷管。另外，本實用新型采用密封真空容器，在真空中進(jìn)行極化，極化過程中不使用硅油，既降低了極化成本，又簡化了極化工序，避免了油浴極化法的后續(xù)清洗過程。
【IPC分類】H01L41-257
【公開號】CN204333039
【申請?zhí)枴緾N201520006480
【發(fā)明人】黃世峰, 渠嬌, 林秀娟, 徐東宇, 蔡亞梅, 程新
【申請人】濟南大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月6日