ГОСТ Р 8.978-2019

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Пьезокерамические материалы . Диэлектрические, пьезоэлектрические характеристики при температуре 25°С

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Pyezokeramic materials . Dielectric, piezoelectric characteristics at the temperature of 25°C

ОКС 17.020

Дата введения 2020-03-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов" (ГНМЦ "ССД"), Научно-исследовательским институтом физики Южного Федерального университета (НИИ физики ЮФУ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 ноября 2019 г. N 1092-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стандартные справочные данные (ССД) о диэлектрических, пьезоэлектрических характеристиках пьезокерамических материалов состава при температуре 25°С.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 34100.3 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Общие положения

3.1 Основой для составления таблиц явились данные, приведенные в таблицах А.2, А.3 приложения А.

Табличные данные, рассчитанные согласно [1] с применением методики [2], отображают значения характеристик пьезокерамических материалов состава при температуре 25°С и приведены в 3.1.1-3.1.6.

3.1.1 Относительная диэлектрическая проницаемость - отношение индуцированного в электрическом поле заряда на обкладках конденсатора, заполненного диэлектриком, к заряду, индуцированному в том же поле на обкладках того же конденсатора с вакуумным промежутком. рассчитывают по формуле

,                                                                         (1)

где - емкость образца, Ф;

d - диаметр образца, м;

t - толщина образца, м.

3.1.2 Относительная диэлектрическая проницаемость, , поляризованного образца в форме диска в направлении, параллельном его оси поляризации, в условиях постоянного давления.

3.1.3 Тангенс угла диэлектрических потерь () - тангенс угла между векторами плотностей переменного тока проводимости и тока смещения диэлектрика на комплексной плоскости.

3.1.4 Коэффициент электромеханической связи планарной моды колебаний () - показатель эффективности преобразования электрической энергии в механическую энергию или преобразования механической в электрическую. рассчитывают по формуле

,                                           (2)

где - наименьший положительный корень частотного уравнения Бесселя, его выбирают в соответствии с таблицей 9 [1];

- планарный коэффициент Пуассона (см. [1]);

, - астоты резонанса и антирезонанса для первой гармоники, Гц.

3.1.5 Пьезоэлектрический модуль (, пКл/Н) - наведенная поляризация в направлении i на единицу механического давления, приложенного в направлении j, или величина деформации в направлении i на единицу напряженности электрического поля, приложенного в направлении j; направление 3 - параллельно оси поляризации, 1 - перпендикулярно к оси поляризации. || рассчитывают по формуле

,                                              (3)

где r - радиус образца, м;

- измеренная плотность образца, определяемая методом гидростатического взвешивания в октане, г/м.

3.1.6 Механическая добротность планарной моды колебаний () - отношение реактивного сопротивления к сопротивлению последовательной электрической цепи, эквивалентной пьезокерамическому элементу. рассчитывают по формуле

,                                                      (4)

где R - сопротивление образца, измеренное на частоте резонанса первой гармоники, Ом.

- измеряют квазистатическим методом с помощью YE2730A METER.

3.2 Стандартные справочные данные о диэлектрических и пьезоэлектрических характеристиках пьезокерамических материалов состава при температуре 25°С приведены в таблице 1.

     4 Стандартные справочные данные о диэлектрических и пьезоэлектрических характеристиках пьезокерамических материалов состава при температуре 25°С

Таблица 1 - Стандартные справочные данные о диэлектрических и пьезоэлектрических характеристиках пьезокерамических материалов состава при температуре 25°С

     Приложение А
     (справочное)

Экспериментальные результаты. Обсуждение

Пьезоэлектрические Pb-содержащие керамические материалы находят широкое применение в устройствах медицинской диагностики, нефтегазовой отрасли, СВЧ технике, а в последнее десятилетие - и в микроэлектро-механических системах (МЭМС). Это обусловлено прежде всего реализацией в них высоких значений диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик. Однако, усиление требований экологической безопасности в данном направлении физического материаловедения (Директива* [3]) привело к необходимости создания новых экологически чистых функциональных пьезоэлектрических материалов, которые могут эффективно использоваться в современной технике. В связи с этим в последнее десятилетие ведущими мировыми разработчиками пьезоэлектрических материалов, в том числе и сотрудниками отдела интеллектуальных материалов и нанотехнологий НИИ физики ЮФУ, ведутся интенсивные работы в данном направлении.

________________
     * Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

В частности, в ходе изучения диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик пьезокерамических материалов состава были выделены твердые растворы, которые обладали высокими значениями механической добротности, , (более 1000), коэффициента электромеханической связи планарной моды колебаний, , (более 0,15), пьезоэлектрического коэффициента (более 50), пьезоэлектрического коэффициента (более 10), относительной диэлектрической проницаемости, , (300...500). Совокупность полученных параметров делает их перспективными для использования в силовых и высокочастотных ультразвуковых устройствах, в частности ультразвуковых пьезодвигателях и промышленных измельчителях.