Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2006)
No linealidad del efecto piezoelectrico directo d<sub>33</sub> en cerámicas PZT
Abstract
A new measurement method has been developed in order to analyse the non-linear behaviour of piezoelectric ceramics. Based on Berlincourt–type method, the applied stress is so high that non linear effects can be produced. Its response is analysed not only in terms of the stress amplitude but also in terms of the instantaneous value. The treatment is similar to that we have applied to the dielectric response. Previously, the dependence on the pre-stress strength has been determined, and also the influence of the time elapsed since its application. A decrease in d33 is observed when pre-stress TB rises. Piezoelectric coefficient d33 increases linearly with the amplitude, not only in soft but also in hard PZT ceramics, opposite to the dielectric behaviour. The rate between real and imaginary part of the coefficient d33 is equal to the expected value in soft PZT, but it is not so in hard one. Since in the dielectric case hard PZT shows a strong and positive dependence with the applied instantaneous field, in that case the dependence is very light. This study is complemented by the dependence of the dielectric constant non-linearities with the applied pre-stress.Se ha implementado una nueva técnica de medida para la determinación del comportamiento no lineal de las cerámicas piezoeléctricas. Es una medida tipo Berlincourt, en la que se aplica un esfuerzo suficientemente intenso para producir efectos no lineales, y se analiza la respuesta no sólo en función de la amplitud del esfuerzo sino de su valor instantáneo. Con ello se realiza un tratamiento similar al realizado anteriormente en la medida de la constante dieléctrica. Previamente, se ha determinado la dependencia con el pre-esfuerzo aplicado y con el tiempo transcurrido desde su aplicación. Se observa el decrecimiento de d33 al aumentar el pre-esfuerzo TB. Se ha observado que el coeficiente d33 aumenta siempre linealmente con la amplitud, tanto en las cerámicas PZT comerciales blandas como en las duras, a diferencia de lo que ocurre con su comportamiento dieléctrico. La relación entre los coeficientes d33 imaginario y real en los materiales blandos es la esperada según el modelo de Rayleigh, pero no así en los duros. Mientras que en el caso dieléctrico los materiales duros presentan una dependencia fuerte y positiva con el campo instantáneo aplicado, en este caso la dependencia con el esfuerzo instantáneo es muy pequeña. El estudio se complementa con la dependencia de la constante dieléctrica no lineal con el pre-esfuerzo aplicado.
