Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2004)

Relación entre los comportamientos no lineales dieléctrico y mecánico en cerámicas piezoeléctricas de PZT

  • Pérez, R.,
  • Albareda, A.,
  • García, J. E.,
  • Casals, J. A.

Journal volume & issue
Vol. 43, no. 3
pp. 658 – 662

Abstract

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Elastic and dielectric coefficients of PZT piezoceramics are perturbed by applying high electric field or high mechanical stress. In this work, a procedure is described in order to compare non-linear dielectric and elastic behaviour, by using suitable quantities. Qualitative differences are observed between soft and hard materials. But, for a given material, dielectric and mechanic behaviours are very similar, as well as the losses of both kinds. This fact can be understood by assuming that non-linearity is produced by interaction between domain walls and defects, and that 180º walls are negligible in front of non-180º walls. Some facts must be taken into account in order to compare both behaviours, as the non-linear model, the domain wall orientation distribution, or the non uniformity of the fields. This allows to relate the non linear behaviour with the distribution function, that defines the material state, or to understand the non-linearity produced at the overtones.<br><br>La aplicación de campos eléctricos o esfuerzos mecánicos elevados sobre piezocerámicas PZT produce una alteración de los coeficientes elásticos y dieléctricos, así como de sus pérdidas. En este trabajo se establece un procedimiento que permite la comparación entre el comportamiento no lineal dieléctrico de una cerámica con el comportamiento no lineal elástico medido en el primer modo de oscilación radial, describiéndolos mediante magnitudes adecuadas. Se observa un comportamiento cualitativamente distinto entre los materiales PZT blandos y duros. Para un mismo material, los comportamientos dieléctrico y mecánico son claramente semejantes, así como las pérdidas de uno y otro tipo. Esto se puede interpretar si se asume que la no linealidad se produce gracias a la interacción de las paredes de dominio con los defectos, y si solo intervienen apreciablemente las paredes de no-180º. Se analizan diversos factores a tener en cuenta en esta comparación, como son el tipo de no linealidad, la distribución de las orientaciones de los dominios, o la falta de uniformidad del campo. Ello puede permitir relacionar el comportamiento no lineal con la función de distribución (que define el estado de la cerámica) o la interpretación del comportamiento de los modos superiores.

Keywords