Mis on piesoelektriline keraamika

Mis on piesoelektriline keraamika

Piesoelektriline keraamika Vaadake oksiidide segamisel moodustatud polükristallidele (tsirkooniumoksiid, pliioksiid, titaanoksiid, jne.) pärast kõrgel temperatuuril paagutamist ja tahkefaasilist reaktsiooni, ja neil on alalisvoolu kõrgepinge polarisatsioonitöötluse abil piesoelektriline efekt. Ferroelektrilise keraamika üldnimetus, See on funktsionaalne keraamiline materjal, mis võib teisendada mehaanilise energia ja elektrienergia üksteiseks.

Piesoelektriline keraamika on piesoelektriliste omadustega elektrooniliste keraamiliste materjalide klass. Peamine erinevus tüüpilistest piesoelektrilistest kvartskristallidest, mis ei sisalda ferroelektrilisi komponente.

Klassifikatsioon Piesoelektriline keraamika

Vastavalt kristallstruktuuri põhikomponentidele, Piesoelektrilise keraamika saab jagada perovskite tüüpi, volframi pronksitüüp, vismutkihiline tüüp ja pürokloori tüüp.

Komponentide tüüpide järgi, Piesoelektrilise keraamika saab jagada ühiksüsteemiteks, binaarsed süsteemid, Ternaarsüsteemid ja mitme elemendisüsteemid.

Piesoelektriline keraamika ettevalmistusprotsess

Tegelikus tootmises kasutatud piesoelektrilise keraamika ettevalmistusprotsess hõlmab üldiselt mitmeid olulisi protsesse, näiteks partiimine, kuuli jahvatamine, eelintelleerimine, vormimine, plast eemaldamine, paagutamine, ja polarisatsioon.

Eelsetel tingimustel on temperatuur, kuumutamiskiirus, hoideaeg, temperatuuri ühtsus, atmosfäär, koostisosade tihedus, jne.;

Plastist tühjenemistingimused hõlmavad kuumutamiskiirust, hoideaeg, atmosfäär;

Uute vormimismeetodite hulka kuuluvad rõhu vormimine, plastvormimine ja läga vormimine;

Paagutusolud hõlmavad paagutamise temperatuuri, kuumutamiskiirus, hoideaeg, jahutusmäär, jahutusmeetod jms.

Piesoelektrilise keraamika töötlemisprotsess – raie

Rakendus Piesoelektriline keraamika

Piesoelektriline keraamika on infofunktsionaalsed keraamilised materjalid, mis võivad muuta mehaanilist ja elektrienergiat üksteiseks. Lisaks piesoelektrilisusele, Piesoelektrilisel keraamikal on ka dielektrilised omadused, elastsus, jne., ja neid on meditsiinilises pildistamisel laialdaselt kasutatud, akustilised andurid, akustilised muundurid, ultrahelimootorid, jne.

Lisaks kõrgtehnoloogiaväljadel kasutamisele, Piesoelektrilisi keraamikat kasutatakse ka igapäevaelus laialdaselt. Näiteks, Seal on palju sõpru, kes suitsetavad meie ümber. Tavaolukorras, Neil on taskus tulemasin. Enamikku tavaliselt kasutatavatest tuletornidest süütab piesoelektriline keraamika otsast väljalaske kaudu.

Üldiselt, Piesoelektrilise keraamika rakendamine võib jagada sageduse juhtimiseks, muunduri tundmine ja optoelektroonilised seadmed.

1. Piesoelektriline keraamilise sageduse juhtimisseade

Piesoelektrilise sageduse juhtimise seadmed sisaldavad filtreid, resonaatorid ja viivitusliinid, jne. Neid seadmeid kasutatakse kahekordistamisel, mikroarvutid, Värvitelevisiooni vooluringid, ja sarnane. Piesoelektrilised keraamilised lehed (piesoelektrilised vibraatorid) tekitab teatud sageduse mehaanilisi vibratsioone välise vahelduva pinge toimel.

Üldiselt, Selle vibratsiooni amplituud on väike, Kuid kui rakendatud pinge sagedus on sama, mis piesoelektrilise vibraatori loomulik mehaaniline vibratsioonisagedus, põhjustatakse vastukaja, ja amplituud suureneb oluliselt. Sellel ajal, Vahelduv elektriväli tekitab tüve läbi pöördpiesoelektrilise efekti, ja tüvi genereerib voolu positiivse piesoelektrilise efekti kaudu.

Kasutades piesoelektriliste vibraatorite omadusi, erinevad filtrid, resonaatorid, jne. saab valmistada, millel on hea sageduse stabiilsus, kõrge täpsusega, lai rakendatav sagedusvahemik, väike suurus, Ei niiskuse imendumist, ja pikk elu, eriti mitme kanaliga suhtlusseadmetes. See võib parandada sekkumisvastast jõudlust, Nii et see on asendanud märkimisväärse osa elektromagnetilistest ostsillaatoritest ja filtritest, Ja see trend areneb endiselt.

2. Piesoelektriline muundur

Piesoelektrilised muundurid kasutavad piesoelektrilist mõju piesoelektrilisele efektile ja piesoelektrilise keraamika pöördvõrdelisele toimele, et realiseerida elektrienergia ja helienergia vastastikune muundamine. Piesoelektriline ultraheli muundur on üks neist, mis on veealune akustiline seade, mis edastab ja võtab vastu ultrahelilaineid veealuselt.

Helilainete tegevuse all, vees olev piesoelektriline muundur indutseerib laenguid muunduri mõlemas otsas, mis on helilaine vastuvõtja; Kui piesoelektrilisele keraamilisele lehele rakendatakse vahelduvat elektrivälja, keraamiline leht muutub mõnikord õhemaks, ja samal ajal, See vibreerib ja kiirgab helilaineid. See on ultraheli saatja.

Piezoelektrilisi muundureid kasutatakse laialdaselt ka vee navigeerimisel, ookeani tuvastamine, täpsuse mõõtmine, ultrahelipuhastus, tahke vea tuvastamine, meditsiiniline pildistamine, ultraheli diagnoosimine, ja ultrahelihaiguste ravi tööstuses. Tänapäeva piesoelektriliste ultraheli muundurite teine ​​rakendusväli on telemeetria ja kaugjuhtimissüsteemid, ja selle konkreetsed rakenduse näited hõlmavad peamiselt piesoelektrilisi keraamilisi suminad, piesoelektrilised süüteid, ja ultraheli mikroskoobid.

3. Rakendused optoelektroonikas

Lisaks piesoelektrilisele efektile, Piesoelektrilisel keraamikal on ka püroelektriline toime, fotoelastsus ja fotoelektriline efekt. Sellega seoses hõlmavad rakendused: kerge modulaatorid, valgusklapid, Elektro-optilised kuvarid, optiline teabe säilitamine, Pildisalvestus ja kuva, ja elektrooniliselt juhitavad polükromaatilised filtrid. Läbipaistev ferroelektriline keraamika (Plzt) on väärtuslik uus elektrooniline materjal, mis avab piesoelektriliste keraamiliste materjalide väljatöötamise elektro-optilistes rakendustes. Lai varieeruvus ja madalad kulud.

4. Piesoelektriline juht

Piezo ajamid on valmistatud piesoelektrilise keraamilise materjali tsirkonaadi titanaadist (Pzt). Kui kasutatakse ühe plaadiga piesoelektrilist keraamilist PZT-d, Umbes sõidu nihke saamiseks tuleb mõlemas otsas rakendada 5kV pinget 10 mikronid 1cm paksu pzt jaoks. Sellise kõrge pinge rakendamine PZT -le võib põhjustada isolatsiooni lagunemist ja põhjustada mehaanilisi kahjustusi.

Kuna piesoelektrilise keraamika deformatsiooni maht ei sõltu paksusest, Välja on välja töötatud virnastatud piesoelektriline ajam. Piesoelektriline keraamika on valmistatud väga õhukesteks lehtedeks (0.05 MM piesoelektrilisi keraamilisi lehti saab nüüd toota), ja mitu piesoelektrilist keraamilist substraati on mehaaniliselt ühendatud, Paralleelselt vooluringis, ja siis paagutas kokku.

Sel viisil, Suure ajami nihke saab sellele mitusada volti pinget kandes. Rakendustes, väikese mahuga painduvad liigendkonstruktsioonid, Mehaanilist hõõrdumist pole, pole luba, ja nihke võimendamiseks on välja töötatud ka kõrge liikumistundlikkus.

5. Mikrolokaator

Mikropositsioone kasutatakse peamiselt mikronide ja alamikroni täpsusega kontrolli all hoidmiseks, nagu optiliste instrumentide tootmine, optiline kiudude dokkimine, Kolmemõõtmelised mikroliikuvad tabelid, Täpsemalt töötlemine ja tunneli efektide uurimine.

Positsioneerimistehnoloogia alal, traditsioonilised positsioneerimisseadmed, nagu veerevad või libisevad juhtrööpad, Täpse spiraalse kiilu mehhanismid, turbiin-cam mehhanismid, Käigukatte mehhanismid ja muud mehaanilised ülekande mikro-displacement draivid moodustavad positsioneerimismehhanismi, Suurte lünkade ja hõõrdumise olemasolu tõttu, Nii et ülitäpset positsioneerimist ei saa saavutada.

Piesoelektriliste ajamite kasutamine koos painduvate liigendi amplifikatsioonimehhanismidega saab üle saada ülaltoodud puudused ja saavutada ülikerge positsioneerimine mikro-nano tasemel.

6. Ultrahelimootor

Ultrahelimootor on uut tüüpi mootor, mida juhivad piesoelektrilised keraamilised materjalid. Vahelduva elektrivälja all, Keraamika tekitab veniva nähtuse. Kui teatud tüüpi ultraheli sagedusvibratsioon ja kõikumine on elastses kehas ergastatud, Elastse keha pind surub eseme sellega kokkupuutes hõõrdejõu abil.

Tavaliselt erinevate vibratsioonirežiimide muundamise ja rekombinatsiooni kaudu, Piesoelektriline mootor saab teisendada piesoelektrilise korpuse lihtsat venitusrežiimi vajalikuks sõidurežiimiks, mida saab kasutada pöörlemis- või lineaarse liikumise genereerimiseks.

7. Aktiivne vibratsioonikontroll

Aktiivne vibratsioonikontroll kasutab piesoelektrilise keraamika intelligentset funktsiooni (Piesoelektriline keraamika ei tunne mitte ainult mürasignaale, kuid saatke mürafunktsiooni tühistamiseks välja ka akustilised signaalid vastasfaaside ja võrdse intensiivsusega mürasignaalile), Seda kasutatakse peamiselt lennukites, Laevade ja sõjaväe sõidukite aktiivse müra kontrollimine on väga kasulik kõrgtehnoloogia ja mängib olulist rolli tulevases sõjaväevaldkonnas.

8. Ultraheliravi

Kõige laialdasemalt kasutatav piesoelektriline ultraheli meditsiiniline instrument on B-tüüpi ultraheli diagnostiline instrument. Selles diagnostilises instrumendis kasutatakse piesoelektrilisest keraamikast valmistatud ultraheli genereerivat sondi.

Selle kiirgavad ultrahelilained edastatakse inimkehas, ja keha erinevatel kudedel on ultrahelilainetele erinev peegeldus ja ülekande mõju. Peegeldatud ultrahelilained muundatakse piesoelektrilise keraamilise vastuvõtja abil elektrilisteks signaalideks, ja kuvatakse ekraanil, mille kohaselt positsioon, Iga siseorgani kahjustuste suurus ja olemasolu või puudumine on näha. B-tüüpi ultraheliuuringut kasutatakse tavaliselt vistseraalse haige koe kontrollimiseks (nagu missa, jne.).

Piesoelektrilist keraamikat saab kasutada ka ultraheliravis. Kui inimkehasse sisenev ultrahelilaine jõuab teatud intensiivsuseni, See võib panna teatud osa inimkehast kuumutama ja vibreerima veidi, mis võib mängida massaaži ja massaaži rolli, ja saavutada ravi eesmärk, nagu liigeste ravi, lihased ja muud pehmete kudede trauma ja pinge. Lisaks, Ultraheli saab kasutada ka kehakivide purustamiseks, nagu sapikivid, neerukivid, kuseteede kivid, jne.

Lühidalt, Kaasaegse tööstusliku tootmise peamine funktsionaalne materjal, Piesoelektrilist keraamikat eelistavad paljud kõrgtehnoloogiatööstused, nagu elektrooniline tehnoloogia, kosmoselennundus, bioloogilised uuringud, jne. Arvatakse, et asjakohase tehnilise taseme paranemisega, Piesoelektriliste keraamiliste materjalide kvaliteeti parandatakse veelgi ja rakendatakse rohkemates tööstusharudes, Materjalide arengu edendamine oma eeliste kaudu.