लेड जिरकोनेट टाइटेनेट
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| Names | |
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| IUPAC name
Lead zirconium titanate
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| Other names
Lead zirconium titanate
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| Identifiers | |
3D model (JSmol)
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| EC Number |
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PubChem CID
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| Properties | |
| Pb[ZrxTi1-x]O3 (0 ≤ x ≤ 1) | |
| Molar mass | 303.065 to 346.4222 g/mol |
| Hazards | |
| GHS labelling: | |
  
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| Danger | |
| H302, H332, H360, H373, H410 | |
| P201, P202, P260, P261, P264, P270, P271, P273, P281, P301+P312, P304+P312, P304+P340, P308+P313, P312, P314, P330, P391, P405, P501 | |
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट, जिसे लेड ज़िरकोनियम टाइटेनेट भी कहा जाता है और सामान्यतः इसे PZT के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, रासायनिक सूत्र Pb[ZrxTi−1x]O3 (0 ≤ x ≤ 1) के साथ एक अकार्बनिक यौगिक है। यह एक सिरेमिक पेरोव्स्काइट (संरचना) सामग्री है जो एक चिह्नित दाब वैद्युत् प्रभाव दिखाती है, जिसका अर्थ है कि विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त होने पर यौगिक आकार बदलता है। इसका उपयोग अनेक व्यावहारिक अनुप्रयोगों जैसे अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर और दाब वैद्युत् अनुनादक परिपथ में किया जाता है। यह सफ़ेद से धूमिल सफ़ेद ठोस होता है।
लेड जिरकोनियम टाइटेनेट को पहली बार 1952 के आसपास टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में विकसित किया गया था। बेरियम टाइटेनेट की तुलना में, जो पहले खोजी गई धातु-ऑक्साइड-आधारित दाब वैद्युत् सामग्री है, लेड जिरकोनियम टाइटेनेट अधिक संवेदनशीलता निष्पादित करता है और इसका ऑपरेटिंग तापमान अधिक होता है। दाब वैद्युत् सिरेमिक को उनकी भौतिक शक्ति, रासायनिक जड़ता और उनकी अपेक्षाकृत कम विनिर्माण व्यय के कारण अनुप्रयोगों के लिए चुना जाता है। पीजेडटी सिरेमिक सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला दाब वैद्युत् सिरेमिक है क्योंकि इसमें अन्य पीजोसेरेमिक की तुलना में अधिक संवेदनशीलता और उच्च ऑपरेटिंग तापमान होता है।[1] हाल ही में, अनेक देशों में वाणिज्यिक उत्पादों में सीसा मिश्र धातुओं और यौगिकों के उपयोग को प्रतिबंधित करने वाले नियमबद्ध के कारण पीजेडटी के विकल्प खोजने की दिशा में बड़ा जोर दिया गया है।[2]
इलेक्ट्रोसिरेमिक गुण
दाब वैद्युत् होने के कारण, लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट संपीड़ित होने पर अपने दो शीर्षो पर वोल्टेज (या संभावित अंतर) विकसित करता है (सेंसर अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी), और बाहरी विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त होने पर भौतिक रूप से आकार बदलता है (एक्चुएटर अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी)होती है। लेड जिरकोनेट टाइटेनेट की सापेक्ष पारगम्यता अभिविन्यास और डोपिंग के आधार पर 300 से 20000 तक हो सकती है।[citation needed]
तापविद्युत् होने के कारण, यह सामग्री बदलती तापमान स्थितियों के अनुसार अपने दो शीर्षो पर वोल्टेज अंतर विकसित करती है; परिणामस्वरूप, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का उपयोग हीट सेंसर के रूप में किया जा सकता है। लेड जिरकोनेट टाइटेनेट भी फेरोइलेक्ट्रिसिटी है, जिसका अर्थ है कि इसमें एक सहज विद्युतध्रुवीकरण घनत्व (विद्युत द्विध्रुवीय) होता है जिसे विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में उलटा किया जा सकता है।
सामग्री में x = 0.52 के निकट मॉर्फोट्रोपिक चरण सीमा (एमपीबी) पर एक अत्यंत बड़ी सापेक्ष पारगम्यता है।[3]
कुछ सूत्र कम से कम 250 केवी/सेमी (25 एमवी/एम) तक ओमिक होते हैं, जिसके पश्चात हिमस्खलन ब्रेकडाउन तक पहुंचने से पहले क्षेत्र की ताकत के साथ करंट तेजी से बढ़ता है; किन्तु लेड जिरकोनेट टाइटेनेट समय-निर्भर ढांकता हुआ ब्रेकडाउन निष्पादित करता है - वोल्टेज और तापमान के आधार पर मिनटों या घंटों के पश्चात निरंतर-वोल्टेज तनाव के अनुसार ब्रेकडाउन हो सकता है, इसलिए इसकी ढांकता हुआ ताकत उस समय के पैमाने पर निर्भर करती है जिस पर इसे मापा जाता है।[4] अन्य फॉर्मूलेशन में ढांकता हुआ ताकत 8-16 एमवी/एम रेंज में मापी जाती है।[5]
उपयोग
लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट-आधारित सामग्री सिरेमिक संधारित्र और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप/परमाणु बल माइक्रोस्कोपी गति देनेवाला (ट्यूब) के घटक हैं।
लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का उपयोग अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर और अन्य सेंसर और एक्चुएटर्स, साथ ही उच्च-मूल्य वाले सिरेमिक कैपेसिटर और फेरोइलेक्ट्रिक रैम चिप्स बनाने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक परिपथ में संदर्भ समय के लिए सिरेमिक गुंजयमान यंत्र के निर्माण में लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का भी उपयोग किया जाता है। पीएलजेडटी की विशेषता वाले एंटी-फ्लैश चश्मे परमाणु विस्फोट के स्थितियों में एयरक्रू को जलने और अंधेपन से बचाते हैं।[6] पीएलजेडटी लेंस 150 माइक्रोसेकंड से भी कम समय में अपारदर्शी हो सकते हैं।
व्यावसायिक रूप से, इसका उपयोग सामान्यतः इसके शुद्ध रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि इसे या तो स्वीकर्ता के साथ अपमिश्रित किया जाता है, जो ऑक्सीजन (आयन) रिक्तियां बनाता है, या दाताओं, जो धातु (धनायन) रिक्तियां बनाता है और सामग्री में कार्यक्षेत्र दीवार गति की सुविधा प्रदान करता है। सामान्यतः, स्वीकर्ता डोपिंग से हार्ड लेड जिरकोनेट टाइटेनेट बनता है, जबकि डोनर डोपिंग से सॉफ्ट लेड जिरकोनेट टाइटेनेट बनता है। कठोर और नरम लेड जिरकोनेट टाइटेनेट सामान्यतः उनके दाब वैद्युत् स्थिरांक में भिन्न होते हैं। दाब वैद्युत् स्थिरांक ध्रुवीकरण या यांत्रिक तनाव की प्रति इकाई उत्पन्न विद्युत क्षेत्र के समानुपाती होते हैं, या वैकल्पिक रूप से प्रयुक्त विद्युत क्षेत्र की प्रति इकाई द्वारा उत्पन्न यांत्रिक तनाव होते हैं। सामान्यतः, सॉफ्ट लेड जिरकोनेट टाइटेनेट में दाब वैद्युत् स्थिरांक अधिक होता है, किन्तु आंतरिक घर्षण के कारण सामग्री में बड़ा हानि होता है। हार्ड लेड जिरकोनेट टाइटेनेट में, कार्यक्षेत्र दीवार की गति को अशुद्धियों द्वारा पिन किया जाता है, जिससे सामग्री में हानि कम होता है, किन्तु दाब वैद्युत् स्थिरांक की स्थान पर उपयोग किया जाता है।
प्रकार
सामान्यतः अध्ययन की जाने वाली रासायनिक संरचना में से एक PbZr0.52Ti0.48O3..है। बढ़ी हुई दाब वैद्युत् प्रतिक्रिया और x = 0.52 के करीब पोलिंग दक्षता एमपीबी पर स्वीकार्य डोमेन राज्यों की बढ़ी हुई संख्या के कारण है। इस सीमा पर, टेट्रागोनल चरण ⟨100⟩ से 6 संभावित डोमेन अवस्था और रंबोहेड्रल चरण ⟨111⟩ से 8 संभावित डोमेन अवस्था ऊर्जावान रूप से समान रूप से अनुकूल हैं, जिससे अधिकतम 14 संभावित डोमेन राज्यों की अनुमति मिलती है।
संरचनात्मक रूप से समान लेड स्कैंडियम टैंटलेट और बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के जैसे, लेड जिरकोनेट टाइटेनेट का उपयोग थर्मोग्राफिक कैमरों के लिए अनकूल्ड केंद्रीभूत शृंखला अवरक्त प्रतिबिंबन सेंसर के निर्माण के लिए किया जा सकता है। दोनों पतली झिल्ली ( सामान्यतः रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा प्राप्त) और थोक संरचनाओं दोनों का उपयोग किया जाता है। उपयोग की जाने वाली सामग्री का सूत्र सामान्यतः Pb1.1(Zr0.3Ti0.7)O3 (जिसे लेड जिरकोनेट टाइटेनेट 30/70 कहा जाता है) के करीब पहुंचता है। इसके गुणों को लैन्थेनम के साथ अपमिश्रण करके संशोधित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप लैंथेनम-अपमिश्रित लेड ज़िरकोनियम टाइटेनेट (लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट, जिसे लेड लैंथेनम ज़िरकोनियम टाइटेनेट भी कहा जाता है), सूत्र Pb0.83La0.17(Zr0.3Ti0.7)0.9575O3 (लेड जिरकोनेट टाइटेनेट 17/30/70) के साथ प्राप्त होता है। [7]
यह भी देखें
- पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड (पीवीडीएफ)
- लिथियम नाइओबेट
संदर्भ
- ↑ "What is "Lead zirconium titanate"?". americanpiezo.com. APC International. Retrieved April 29, 2021.
- ↑ Bell, Andrew J.; Deubzer, Otmar (August 2018). "Lead-free piezoelectrics—The environmental and regulatory issues". MRS Bulletin (in English). 43 (8): 581–587. doi:10.1557/mrs.2018.154. ISSN 0883-7694. S2CID 139832145.
- ↑ Rouquette, J.; Haines, J.; Bornand, V.; Pintard, M.; Papet, Ph; Bousquet, C.; Konczewicz, L.; Gorelli, F. A.; Hull, S. (2004). "पीजोइलेक्ट्रिक लेड जिरकोनेट टाइटेनेट में मॉर्फोट्रोपिक चरण सीमा की दबाव ट्यूनिंग". Physical Review B. 70 (1): 014108. doi:10.1103/PhysRevB.70.014108.
- ↑ Moazzami, Reza; Hu, Chenming; Shepherd, William H. (September 1992). "Electrical Characteristics of Ferroelectric Lead zirconate titanate Thin Films for DRAM Applications" (PDF). IEEE Transactions on Electron Devices. 39 (9): 2044. doi:10.1109/16.155876.
- ↑ Andersen, B.; Ringgaard, E.; Bove, T.; Albareda, A.; Pérez, R. (2000). "Performance of Piezoelectric Ceramic Multilayer Components Based on Hard and Soft Lead zirconate titanate". Proceedings of Actuator 2000: 419–422.
- ↑ Cutchen, J. Thomas; Harris, James O. Jr.; Laguna, George R. (1975). "PLZT electrooptic shutters: applications". Applied Optics. 14 (8): 1866–1873. doi:10.1364/AO.14.001866. PMID 20154933.
- ↑ Liu, W.; Jiang, B.; Zhu, W. (2000). "Self-biased dielectric bolometer from epitaxially grown Pb(Zr,Ti)O3 and lanthanum-doped Pb(Zr,Ti)O3 multilayered thin films". Applied Physics Letters. 77 (7): 1047–1049. doi:10.1063/1.1289064.
