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經(jīng)常有朋友咨詢這樣的問(wèn)題，低溫真空環(huán)境對(duì)壓電產(chǎn)品有什么影響嗎？壓電陶瓷能耐低溫嗎？那么今天我們就來(lái)講一講低溫對(duì)壓電陶瓷的影響有哪些。

首先可以肯定的是，壓電陶瓷是可以低溫使用的，芯明天可以提供低溫-273℃下使用的壓電陶瓷。但您需要了解，低于室溫的條件下，壓電陶瓷的壓電效應(yīng)會(huì)隨之降低，壓電陶瓷所能產(chǎn)生的出力與位移也會(huì)大幅降低，在低溫＜260K時(shí)，大約是每K損失0.4%，在液態(tài)氮的環(huán)境下，壓電陶瓷的位移約為室溫位移的10%左右。

壓電陶瓷隨溫度降低的位移變化曲線如下圖所示。對(duì)于不同的壓電材料，曲線會(huì)發(fā)生變化。

與室溫環(huán)境相比，低溫環(huán)境下不同電壓對(duì)應(yīng)的位移要相對(duì)減小很多。

我們通常使用的壓電陶瓷為半雙極性壓電陶瓷，即壓電陶瓷可以承受的負(fù)壓為最大正電壓的20%左右，但由于低溫環(huán)境下，壓電陶瓷材料抵抗退極化的能力急劇增加，所以在超低溫環(huán)境下，可以雙極性驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷，從而獲得更大的位移。比如：壓電陶瓷在低溫77K，應(yīng)變能力降低到室溫的20%左右，但是可以通過(guò)雙極性獲得室溫單極性40%左右的位移。

除此外，在低溫條件下，壓電陶瓷的頻率常數(shù)、d33、耦合系數(shù)、介電常數(shù)、電容等參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化，部分曲線如下所示，對(duì)于不同材料，曲線會(huì)不同。

頻率常數(shù)隨溫度變化

d33隨溫度的相對(duì)變化

耦合系數(shù)隨溫度的相對(duì)變化

介電常數(shù)隨溫度的相對(duì)變化

芯明天低溫真空兼容壓電運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品推薦

l 低溫真空兼容共燒壓電陶瓷疊堆

低壓疊堆共燒工藝壓電陶瓷具有優(yōu)異的性能及超長(zhǎng)使用壽命，適用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)應(yīng)用。疊堆壓電陶瓷包含方形及環(huán)形兩種外形結(jié)構(gòu)，多種尺寸及位移可滿足不同應(yīng)用的需求。特殊的絕緣材料，確保在嚴(yán)苛的條件下動(dòng)態(tài)性能的輸出。且體積小巧，易集成。

芯明天壓電疊堆陶瓷具有多種樹(shù)脂外衣類型，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品一般為綠色或灰色樹(shù)脂，低溫真空使用應(yīng)選擇黑或灰色樹(shù)脂型壓電疊堆陶瓷。

l 低溫真空兼容封裝壓電陶瓷促動(dòng)器

低壓柱形壓電陶瓷促動(dòng)器是通過(guò)將低壓壓電陶瓷疊堆封裝于內(nèi)部，外部由柱形不銹鋼外殼保護(hù)，并通過(guò)機(jī)械外殼對(duì)壓電陶瓷疊堆施加預(yù)緊力，較高的內(nèi)部機(jī)械預(yù)載力可適用于高負(fù)載、高動(dòng)態(tài)應(yīng)用。它可輸出壓電陶瓷疊堆產(chǎn)生的位移及出力，且可承受一定的拉力。

芯明天的低溫真空兼容壓電陶瓷促動(dòng)器，經(jīng)過(guò)低溫真空處理，并使用低溫真空兼容材料，使其適于低溫真空應(yīng)用。它的特點(diǎn)是直驅(qū)結(jié)構(gòu)、出力大、精度高、可靠性高。

l 低溫真空兼容壓電納米定位臺(tái)

低溫UHV兼容壓電納米定位臺(tái)一般采用放大驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，位移范圍大，且可產(chǎn)生多維運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軸可達(dá)6維。上圖中為芯明天P60.X250壓電納米定位臺(tái)，它的行程可達(dá)250μm，采用了全閉環(huán)的閉環(huán)形式，具有更高的定位精度，并且經(jīng)過(guò)抗振動(dòng)設(shè)計(jì)，抗振性能強(qiáng)。

l 低溫真空兼容三維壓電物鏡定位器

壓電物鏡定位器是用于驅(qū)動(dòng)物鏡做微納米級(jí)高精度的快速掃描運(yùn)動(dòng)或聚焦等應(yīng)用。上圖中為芯明天的一款低溫壓電物鏡定位器，它可產(chǎn)生三維XYZ運(yùn)動(dòng)，行程可達(dá)100μm/軸，非常適于低溫真空應(yīng)用。

l 低溫真空強(qiáng)磁兼容中空壓電納米定位臺(tái)

上圖中為芯明天P13A系列壓電納米定位臺(tái)，是專為極低溫、 強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境而研發(fā)設(shè)計(jì)，采用低溫壓電驅(qū)動(dòng)，外殼采用輕型材料。P13A可進(jìn)行XY二維掃描運(yùn)動(dòng)，它的體積小巧，尺寸僅33×33×14.6mm，中心具有10×10mm通孔。所有組件均采用低溫強(qiáng)磁兼容版本，以保證其在低溫強(qiáng)磁下的性能。在4K溫度下位移達(dá)30μm@150V，分辨率可達(dá)0.5nm。

l 低溫真空兼容壓電螺釘

芯明天提供的壓電螺釘具有真空兼容版本，適于低溫真空應(yīng)用，行程可達(dá)26mm，旋轉(zhuǎn)分辨率<50μrad，直線最小步長(zhǎng)<20nm。

l 低溫真空兼容三維壓電螺釘運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

同樣，芯明天也可提供集成了壓電螺釘驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，低溫真空兼容，最小位移增量<30nm，分辨率達(dá)0.5μm，負(fù)載能力達(dá)50N。

l 低溫真空兼容壓電偏轉(zhuǎn)鏡

二維θx θy偏轉(zhuǎn)壓電偏轉(zhuǎn)鏡，低溫真空兼容，中心可選透光孔，偏轉(zhuǎn)角度達(dá)±3°。

l 低溫真空兼容三維壓電馬達(dá)平臺(tái)

XYZ三維直線壓電馬達(dá)平臺(tái)，低溫真空兼容，行程可達(dá)3.5mm/軸，超小體積，納米精度。