Kristalografik Dokuya Sahip Üstün Özellikli Piezoseramiklerin Ultrasonik Motor Uygulamaları

Abstract

Literatürde dokulu piezoseramiklerin üzerine birçok özgün çalışma bulunmasına rağmen dokulu seramiklerin aygıt uygulaması literatürde ve uygulamada çok büyük eksiklik olarak göze çarpmaktadır. Bunun temel nedeni dokulu seramiklerin üretim yöntemlerinin yarattığı sınırlamalar nedeniyle bu seramiklerin ancak ince kesitlerde üretilebiliyor olmasıdır. Dolayısıyla ince kesitli seramiklerin kullanılabileceği özel uygulamalar dokulu seramiklerin kullanıma girmesine olanak verebilir. Doku kazandırılmış seramiklerin tek kristalleri ile yarışabilecek düzeyde özellik gösterdiği ve üretimi çok daha ucuz olduğundan dokulu seramikler ile üretilen ultrasonik motorların bilime, teknolojiye ve ekonomiye çok büyük faydalar sağlayacağı düşünülmektedir. Bu projede de, uluslararası bilimsel literatürdeki yukarıda belirtilen eksiklikler temel alınarak sırasıyla; i) Kübik ve altıgen prizma geometrisinde stator?e sahip ultrasonik motorlar sonlu elemanlar analizi ile tasarlanmış ve sert karakterdeki ticari PZT4 piezoseramikler ile tasarım doğrulanmıştır, ii) Ultrasonik motor uygulamasına uygun özelliklerde PMN-PZT esaslı bir piezoelektrik seramik bileşimi geliştirilmiştir, iii) Bu bileşimin dokulu olarak elde edilmesi için gerekli BaTiO3 esaslı tek kristal şablon parçacıklar 3 aşamalı bir ergiyik tuz yöntemiyle sentezlenmiştir, iv) Şablonlu tane büyütme ve şerit döküm yöntemleri ile PMN-PZT piezoelektrik seramik bileşimi dokulu olarak üretilmiştir, v) Elde edilen dokulu seramikler, optimize edilen USM tasarımında kullanılarak yeni nesil bir USM üretilmiştir, vi) Performans testleriyle bu USM?un muadillerinden daha üstün bir performans gösterdiği doğrulanmıştır.