圧電セラミックとは
圧電セラミックとは
圧電セラミックス 酸化物を混合して形成される多結晶を参照してください (ジルコニア, 酸化鉛, 酸化チタン, 等) 高温焼結および固相反応後, DC高電圧分極処理により圧電効果を持たせます. 強誘電性セラミックの総称, 機械的エネルギーと電気的エネルギーを相互に変換できる機能性セラミック材料です.
圧電セラミックス 圧電特性を持つ電子セラミック材料のクラスです. 強誘電性成分を含まない典型的な圧電石英結晶との主な違いは、主要成分を構成する結晶相がすべて強誘電粒であることです.
の分類 圧電セラミック
結晶構造の主要成分によると, 圧電セラミックは、ペロブスカイトタイプに分けることができます, タングステンブロンズタイプ, ビスマス層型タイプとピロクロアタイプ.
コンポーネントの種類に応じて, 圧電セラミックはユニットシステムに分けることができます, バイナリシステム, 三元システムとマルチエレメントシステム.
圧電セラミック 準備プロセス
実際の生産で使用される圧電セラミックの準備プロセスには、一般にバッチングなどのいくつかの重要なプロセスが含まれます, ボールミリング, 事前に介入します, 成形, プラスチック除去, 焼結, および偏光.
発火前の条件には温度が含まれます, 加熱速度, 保持時間, 温度の均一性, 雰囲気, 成分の密度, 等;
塑性排出条件には、暖房速度が含まれます, 保持時間, 雰囲気;
新しい成形方法には、圧力成形が含まれます, プラスチックモールディングとスラリーモールディング;
焼結条件には、焼結温度が含まれます, 加熱速度, 保持時間, 冷却速度, 冷却方法など.
圧電セラミックの処理プロセス – 切断
の適用 圧電セラミック
圧電セラミックス 機械的エネルギーと電気エネルギーを互いに変換できる情報機能材料です. 圧電性に加えて, 圧電セラミックには誘電特性もあります, 弾性, 等, 医療イメージングで広く使用されています, 音響センサー, 音響トランスデューサー, 超音波モーター, 等.
ハイテク分野で使用されることに加えて, 圧電セラミックは、日常生活でも広く使用されています. 例えば, 私たちの周りに喫煙する友人がたくさんいます. 通常の状況下で, 彼らはポケットにライターを持っています. 一般的に使用されるライターのほとんどは、チップ放電により圧電セラミックによって発火します.
一般的に言えば, 圧電セラミックの適用は、周波数制御に分けることができます, トランスデューサーセンシングおよびオプトエレクトロニクスデバイス.
1. 圧電セラミック周波数制御装置
圧電周波数制御デバイスにはフィルターが含まれています, 共振器と遅延線, 等. これらのデバイスは、ダブルマシンで使用されます, マイクロコンピューター, カラーテレビ遅延回路, など. 圧電セラミックシート (圧電バイブレーター) 外部交互の電圧の作用下で特定の周波数の機械的振動を生成します.
一般的に, この振動の振幅は小さいです, しかし、印加電圧の周波数が圧電バイブレーターの自然な機械的振動周波数と同じ場合, 共鳴が引き起こされます, 振幅は大幅に増加します. 現時点では, 交互の電界は、逆圧電効果を介してひずみを生成します, そして、ひずみはポジティブな圧電効果を介して電流を生成します.
圧電バイブレーターの特性を使用します, さまざまなフィルター, 共振器, 等. 製造できます, 周波数安定性が良好です, 高精度, 幅広い適用周波数範囲, 小型, 水分吸収はありません, そして長寿命, 特にマルチチャネル通信機器で. 干渉防止性能を改善できます, したがって、電磁発振器とフィルターのかなりの部分を置き換えました, そして、この傾向はまだ発展しています.
2. 圧電トランスデューサー
圧電トランスデューサーは、圧電セラミックの圧電効果と逆圧電効果を使用して、電気エネルギーと音響エネルギーの相互変換を実現します. 圧電超音波トランスデューサーもその1つです, これは、水中の超音波を伝達して受ける水中音響装置です.
音波のアクションの下, 水中の圧電トランスデューサーは、トランスデューサーの両端に電荷を誘導します, これがサウンドウェーブレシーバーです; 交互の電界が圧電セラミックシートに適用されている場合, セラミックシートは時々薄くなります。, そして同時に, 音波を振動させて放出します. これは超音波送信機です.
圧電トランスデューサーは、水航法でも広く使用されています, 海洋検出, 精密測定, 超音波クリーニング, 確固たる欠陥検出, 医療イメージング, 超音波診断, 業界における超音波疾患治療. 今日の圧電超音波トランスデューサーの別のアプリケーションフィールドは、テレメトリとリモートコントロールシステムです, その特定のアプリケーションの例には、主に圧電セラミックブザーが含まれます, 圧電イグナイター, および超音波顕微鏡.
3. Optoelectronicsのアプリケーション
圧電効果に加えて, 圧電セラミックは、極電気効果もあります, 光弾性および光電気効果. この点でアプリケーションには含まれます: 光モジュレーター, ライトバルブ, 電気光学ディスプレイ, 光情報ストレージ, 画像ストレージと表示, 電子的に制御された多色フィルター. 透明性強誘電性セラミック (plzt) 貴重な新しい電子材料です, 電気光学的アプリケーションでの圧電セラミック材料の開発が開かれます. 幅広い範囲と低コスト.
4. 圧電ドライバー
ピエゾアクチュエータは、圧電セラミック材料鉛ジルコン酸タイタン酸から製造されています (PZT). 単一プレートの圧電セラミックPZTが使用される場合, 5kVの電圧を両端に適用して、約の駆動変位を取得する必要があります 10 厚さ1cmのマイクロン. このような高電圧をPZTに適用すると、断熱材が分解され、機械的な損傷を引き起こす可能性があります.
圧電セラミックの変形量は厚さに依存しないため, 積み重ねられた圧電アクチュエーターが開発されました. 圧電セラミックは非常に薄いシートになります (0.05 MM圧電セラミックシートは現在生成できます), 複数の圧電セラミック基板が機械的に直列に接続されています, 回路で並行して, そして、一緒に焼結しました.
このようにして, 数百ボルトの電圧を適用することで、大きなドライブ変位を取得できます. アプリケーションで, 少量の柔軟なヒンジ構造, 機械的摩擦はありません, クリアランスはありません, また、変位増幅のために高運動感度も開発されています.
5. マイクロロケーター
マイクロポジショナーは、主にミクロンおよびサブミクロン精度で制御を配置するために使用されます, 光学器具の生産など, 光ファイバードッキング, 高精度の3次元マイクロモービングテーブル, トンネル効果に関する高精度の機械加工と研究.
ポジショニングテクノロジー, 従来のポジショニングデバイス, ローリングガイドレールなど, 精密ヘリカルウェッジメカニズム, タービンカムメカニズム, ギアレバーメカニズムおよびその他の機械的伝送マイクロディスプレースメントドライブは、位置決めメカニズムを構成します, 大きな隙間と摩擦が存在するため, したがって、超高速のポジショニングを達成することはできません.
柔軟なヒンジ増幅メカニズムと組み合わされた圧電アクチュエーターの使用は、上記の欠点を克服し、マイクロナノレベルで超高精度の位置を達成することができます.
6. 超音波モーター
超音波モーターは新しいタイプのモーターです, これは、圧電セラミック材料によって駆動されます. 交互の電界の下, セラミックは伸びる現象を生成します. 特定のタイプの超音波周波数の振動と変動が弾性体で興奮しているとき, 弾性体の表面は、摩擦力の助けを借りてオブジェクトを押してそれに接触します.
通常、さまざまな振動モードの変換と再結合を通じて, 圧電モーターは、圧電体の単純なストレッチモードを必要な駆動モードに変換できます。.
7. アクティブな振動制御
アクティブな振動制御は、圧電セラミックのインテリジェント機能を利用します (圧電セラミックは、ノイズ信号を感知するだけではありません, また、反対のフェーズとノイズ信号に等しい強度で音響信号を送信して、ノイズ関数をキャンセルする), 主に航空機で使用されています, ボートや軍用車両のアクティブな騒音制御は非常に便利なハイテクであり、将来の軍事分野で重要な役割を果たすでしょう.
8. 超音波治療
最も広く使用されている圧電超音波医療機器は、B型超音波診断器具です. 圧電セラミックで作られた超音波生成プローブは、この診断機器で使用されています.
それによって放出される超音波は人体に伝染します, そして、体内のさまざまな組織は、超音波波に異なる反射と伝播効果を持っています. 反射される超音波は、圧電セラミックレシーバーによって電気信号に変換されます, 画面に表示されます, その位置, 各内臓の病変のサイズと有無を見ることができます. Bタイプの超音波検査は通常、内臓の病気の組織を確認するために使用されます (質量など, 等).
圧電セラミックは、超音波療法にも使用できます. 人体に入る超音波波が一定の強度に達するとき, それは人体の特定の部分を加熱してわずかに振動させることができます, マッサージとマッサージの役割を果たすことができます, 治療の目的を達成します, 関節の治療など, 筋肉やその他の軟部組織の外傷と緊張. 加えて, 超音波は、ボディストーンを粉砕するためにも使用できます, 胆石など, 腎臓結石, 尿路石, 等.
要するに, 現代の工業生産における主要な機能材料として, 圧電セラミックは、多くのハイテク産業に好まれています, 電子技術など, 航空宇宙, 生物学的研究, 等. 関連する技術レベルの改善により, 圧電セラミック材料の品質は、より多くの業界でさらに改善され、適用されます, 独自の利点を通じて材料の開発を促進する.
