.jpg)
Academia Română a fost creată în 1866 pentru a cristaliza cele mai înalte valori intelectuale din provinciile românești într-o societate erudită menită să consolideze identitatea națională pe baza a patru componente esențiale: limbă și literatură, istorie, etnografie și cultură. La...
Materiale piezoceramice performante pentru traductoare US de putere
Impresionanta dezvoltare tehnologică din ultimul secol nu ar fi fost posibilă fără crearea de noi materiale avansate cu proprietăţi speciale. În prezent, provocarea de bază este înţelegerea proprietăţilor materialelor la scară atomică şi dezvoltarea tehnicilor capabile să „vadă” şi să „simtă” comportarea lor la nivel nanometric.
Între materialele avansate de mare importanţă ştiinţifică şi practică, clasa materialelor piezoelectrice joacă un rol de avangardă. Materialele piezoceramice sunt soluţii solide de zirconat şi titanat de plumb având structură cristalină perovskitică şi formula chimică de bază de tipul ABO3 unde A şi B reprezintă cationi de valenţa 2+ respectiv 4+. Ele sunt cunoscute în comunitatea ştiinţifică sub numele general de materiale PZT (acronim de la elementele constituente). Proprietatea lor fundamentală este capacitatea de a converti energia mecanică în energie electrică şi invers, fenomen cunoscut sub numele de efect piezoelectric direct şi respectiv, invers. Spectaculos este faptul că această conversie electromecanică se face la randamente ce depăşesc 60 % , ceea ce le conferă o arie de aplicaţie largă. Materialele piezoceramice fac parte din categoria materialelor inteligente avansate (advanced smart materials) şi pot îndeplini funcţii de detecţie (sensing), comandă (actuation) şi control (controll), având capacitatea de adaptare la stimuli externi prin modificarea proprietăţilor intrinseci. Studiul acestor materiale în Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM) a început cu mai mulţi ani în urmă în colectivul de materiale ceramice, iar rezultatele obţinute s-au situat la înălţimea aşteptărilor. Plecând de la compoziţia de bază Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 au fost preparate şi investigate un număr mare de compoziţii în care cationii de pe poziţiile A şi B au fost înlocuiţi parţial atât cu ioni izovalenţi, cât şi aliovalenţi. Au fost astfel preparate compoziţii, în care s-au folosit ca înlocuitori parţial ionii de Sr, Ba, Ca, Bi, Li, Nb, Sb, W, V, Fe, Ni, Mg, Mn, La, pământuri rare, elemente tranziţionale etc. Scopul urmărit a fost acela de a îmbunătăţi proprietăţile piezoelectrice, dielectrice şi electrice, cum ar fi factorul de cuplaj electromecanic, constantele de deplasare dielectrică, constantele de tensiune, permitivitatea dielectrică, pierderile dielectrice, factorul de calitate mecanic etc.
Cercetările au condus la două clase de materiale piezoceramice:
1. Clasa materialelor piezoceramice „dure”, în care dopantul de bază îl constituie Mn pe lângă alte elemente ca Li şi Sb, în cantităţi foarte mici.
2. Clasa materialelor piezoceramice „moi”, având ca dopant de bază Nb, dar şi alte elemente cum sunt Bi, Ni, Fe, La, în cantităţi mai mici.
Materialelele din prima clasă sunt destinate unor aplicaţii ca traductoare de putere sau generatoare de tensiune, iar materialele din a doua clasă au utilizare în traductoarele de semnal sau vibraţii.
Materialele au fost preparate prin diverse tehnologii cum ar fi: tehnologia ceramică constând din amestec de oxizi, urmată de reacţie în fază solidă, tehnologia chimică de coprecipitare urmată de calcinare la temperaturi sub 800oC şi o tehnologie modernă de sinteză prin activare mecanică.
Elementele piezoactive realizate din aceste materiale pulverulente prin presare şi sinterizare la temperaturi ridicate au forme diferite în funcţie de aplicaţie. Cele mai frecvente sunt inele şi discuri de diverse diametre şi grosimi (Fig. 1). 
Fig.1 - Elemente piezoceramice active pentru traductoare de ultrasunete
Aplicaţia cea mai căutată de partenerii industriali constă în realizarea traductoarelor de putere pentru băi de spălare cu ultrasunete la frecvenţe între 20 şi 40 kHz (Fig. 2). 
Fig.2 - Traductoare piezoceramice de putere pentru băi de spalare cu ultrasunete
Ca perspectivă, în afară de continuarea cercetărilor asupra compoziţiilor de tip PZT cu proprietăţi superioare, colectivul de ceramici avansate din INCDFM se preocupă de realizarea de materiale piezoceramice fără plumb din gama niobaţilor de sodiu şi potasiu pentru a se încadra în recomandările Uniunii Europene de protecţia mediului şi a sănătăţii populaţiei. Cercetările în acest domeniu sunt în plină desfăşurare, iar rezultatele preliminare sunt încurajatoare.
Parerea ta conteaza: 
