Nuus

Jy is hier: Tuis / Nuus / Basiese beginsels van piëso-elektriese keramiek / Toepassing van piëzo-elektriese keramiek in die nuwe velde(1)

Toepassing van piëzo-elektriese keramiek in die nuwe velde(1)

Kyke: 1 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2019-09-16 Oorsprong: Werf

Doen navraag

Sedert die Curie-broers die piëzo-elektriese effek van toermalyn in 1880 ontdek het, het die geskiedenis van piëzo-elektriese keramiek begin vanaf kwarts en BaTiO3, keramiek het 'n belangrike rol gespeel in die geskiedenis van piëso-elektriese. Na die ontdekking van PZT piëso-elektriese keramiek, is die spoed van die toepassing van piëzo-elektriese keramiek egter aansienlik versnel, en die toepassing van piëzo-elektriese keramiek het 'n nuwe situasie aangeneem.

Piëso-elektriese keramiek is funksionele keramiekmateriale wat meganiese energie en elektriese energie na mekaar omskakel en 'n piëso-elektriese effek het. Die sogenaamde piëso-elektriese effek verwys na die verskynsel dat die polarisasie (of elektriese veld) deur spanning geïnduseer word of die spanning (of vervorming) deur die elektriese veld geïnduseer word. Eersgenoemde is 'n positiewe piëso-elektriese effek en laasgenoemde is 'n negatiewe piëso-elektriese effek. Elektriese effek. Tot dusver het hierdie piëzo-elektriese effek van piëzo-elektriese buistransducer is toegepas op baie velde wat nou verband hou met mense se lewens, insluitend industriële, militêre, mediese en daaglikse lewe. Dit kan gesien word dat die navorsing van piëzo-elektriese keramiek van groot belang is. Met die koms van nuwe prosesse en nuwe materiale, verander piëzo-elektriese keramiek met elke dag wat verbygaan. Hierdie vraestel beskryf 'n paar nuwe toepassings van piëzo-elektriese keramiek. wye toepassing van piëzo-elektriese keramiek word wyd gebruik. Oor die algemeen kan dit verdeel word in frekwensiebeheer, transducer sensing en opto-elektroniese toestelle. piëzo-elektriese keramiekfrekwensiebeheertoestelle sluit filters, resonators en vertragingslyne in. Hierdie toestelle word in die spoorsnyer-, mikrorekenaar- en kleur-TV-vertragingskringe gebruik. Piëso-elektriese keramiekplate (piezo-elektriese vibrators) genereer meganiese vibrasie teen 'n sekere frekwensie onder die werking van 'n eksterne wisselspanning. Oor die algemeen is die amplitude van sulke vibrasie klein, maar wanneer die frekwensie van die toegepaste spanning dieselfde is as die natuurlike meganiese vibrasiefrekwensie van die piëso-elektriese vibrator, word resonansie veroorsaak, en die amplitude word aansienlik verhoog. Op hierdie tydstip genereer die afwisselende elektriese veld spanning deur die omgekeerde piëso-elektriese effek, en die spanning genereer 'n stroom deur die positiewe piëso-elektriese effek.

Piëso-elektriese toestelle word wyd gebruik, nie net in die industriële en burgerlike produkte nie, maar ook in militêre toepassings. Byvoorbeeld, piezo-keramiek-omskakelaar word al lank vir ontsteking gebruik. In 1969 het China piëso-elektriese materiale op piëzo-elektriese lont gebruik, toegerus met nuwe 40 vuurpyle, en massaproduksie begin. Die maksimum jaarlikse produksie het 3 miljoen stukke oorskry, en die kumulatiewe produksie in 103 jaar was meer as 20 miljoen stukke. Daar is byna 103 variëteite, hoofsaaklik gebruik in pantserdeurdringende projektiele. Ander belangrike gebiede, soos radar, militêre kommunikasie en navigasietoerusting, vereis 'n groot aantal piëzokeramiese filters en piëzo-elektriese SAW-filters. Soos die Amerikaanse tegnologie- en markevalueringsmaatskappy onlangs in die Tamar-verslag uitgewys het, is piëso-elektriese filters ’n basiese komponent waaraan mense min aandag gee, maar daarsonder is belangrik. Moderne kommunikasie-, navigasie- en verdedigingstoerusting sal nie werk nie. Hierdie noodsaaklike rol van piëzo-elektriese filter het 'n groot mark gevorm, en die toepassing daarvan brei steeds uit. Neem my saak as voorbeeld. Ontwikkel en vervaardig baie soorte piëzo-elektriese keramiekfilters, piëzo-elektriese SAW-filters, SAW-vertragingslyne en vibrators vir baie jare; ontwikkel en vervaardig verskeie tipes piëzo-elektriese versnellingsmeters, piëzo-elektriese gyros, en druk elektriese hellingsmeters, ens., wat wyd gebruik is in militêre en burgerlike toepassings.

2 nuwe toestelle en nuwe toepassings

Nuwe piëso-elektriese aktueerders met hoë verplasing word toenemend gebruik sedert die uitvinding van piëso-elektriese aktueerders, veral meerlaag piëso-elektriese aktueerders, veral in presisieposisionering. Meerlaagse piëso-elektriese aktuators is wyd in die buiteland gebruik in brandstofinspuitingstelsels en veerstelsels. Dit is welbekend dat tegnieke vir die verskuiwing van piëso-elektriese keramiek of elektrostriktiewe piëzokeramiek 'n saamgestelde struktuur vir buigende bloedspanning, 'n enkele wafel en 'n dubbele wafelstruktuur insluit. Elk van hierdie tegnologieë het egter ooreenstemmende beperkings in terme van grootte, massa, maksimum verplasing en dravermoë. ’n Nuwe enkelstuk keramiekaktuator is ontwikkel wat baie hoë aksiale verplasing (1000 μm) bereik en matige druk van ongeveer 0.6 MPa kan weerstaan. Die unieke struktuur van hierdie keramiekaktuator, genaamd 'rooi' (saamgestel uit 'n reduseerlaag en 'n interne offset-oksiedlaag), gee dit 'n spanning-rek-eienskap wat wyer is as ander strukturele reekse. Die 'reën' struktuur kan gemaak word deur atmosfeer sintering en warm pers keramiek, veral PLZT piëso-elektriese en elektrostriktiewe keramiek. Byvoorbeeld 2/53/47 (La/Zr/Ti). 5.5/56/44, 8 6/65/35 en 8/70/30. Aydin Dogan en ander by die International Actuator and Transducer Centre by die Universiteit van Pennsylvania het marmer- en koepelaktuators ontwikkel. Die koepelaktuator bestaan uit 'n silindriese piëso-elektriese keramiekelement wat tussen twee afgeknotte keëlvormige metaalkappe vasgeplak is, wat 'n verplasing van 40 keer dié van 'n keramiekkomponent van dieselfde grootte en 'n effektiewe piëso-elektriese ladingskoëffisiënt vertoon. Sowat 40 keer dié van PZT self.

Tipiese gebruike vir hierdie nuwe keramiekaktuators sluit in lineêre aktuators, heen-en-weer- en holtepompe, skakelaars, luidsprekers, drukmeters, vibrators, waterstrale en -ontvangers, optiese deflektors, relais, geraasvermindering en aftrekking vibrasie toestelle en intelligente stelsels. In die besonder, marmer en koepel aktuators het groot potensiaal in die motorbedryf, hulle kan gebruik word as sensors en demper komponente, skakel elemente van kleppe. Die marmeraktuator word gebruik in die toepassings waar die grootte klein is en die reaksie vinnig is. Dit is suksesvol in die optiese skandeerders gebruik. Hoë-digtheid geheue stoor aandrywer. Nog 'n moontlike gebruik van 'n kraaltipe aktuator, soos 'n CDROM-aandrywer en 'n magneties-optiese geheue-stooraandrywing, is die presiese posisionering daarvan vir vervoer. Die marmer- en koepelaktuators kan ook in hidrofone, versnellingsmeters en aeroakoestiese omskakelaars gebruik word. Kenmerke vir verskillende tipes piëzo-keramiekaktuators. Piëso-elektriese en elektrostriktiewe keramiekaktuators kan verdeel word in rigiede verplasingstoestelle en resonante verplasingstoestelle. Die resonante verplasingstoestel is 'n afwisselende spanning wat gegenereer word deur 'n wisselstroom-elektriese veldopwekking by 'n meganiese resonansiefrekwensie, soos 'n piëso-elektriese ultrasoniese motor. Om die gewone elektromagnetiese motor te vervang. Navorsers het baie pogings aangewend om hoëkrag ultrasoniese motors te ontwikkel. Ultrasoniese motors word gekenmerk deur 'lae spoed en hoë wringkrag', wat in direkte kontras is met die hoë spoed en klein wringkrag van elektromagnetiese motors.

Die ultrasoniese motor wat tans ontwikkel word, het 'n staandegolftipe en 'n transmissiegolftipe staandegolftipe, wat ook 'n vibrasiekoppelaartipe genoem word. Die vibrerende lid is gekoppel aan die piëso-elektriese aktuator om 'n horisontale elliptiese beweging vanaf die punt te produseer. Oor die algemeen het die tipe staande golf 'n hoë doeltreffendheid, maar daar is 'n gebrek aan positiewe en negatiewe klokrigtingbeheerprobleme. Nou is 'n lineêre ultrasoniese motor ontwikkel wat verskeie lae piëzo-elektriese aktueerders en stemvurkvormige metaalpote kombineer. Aangesien die meganiese resonansiefrekwensie tussen die twee bene effens verskil, kan die twee bene beheer word deur die dryffrekwensie te verander. Die faseverskil tussen die buigvibrasies. Sy glybeweging is soortgelyk aan die perd se gebruik van voor- en agterpote. Wanneer dit met 'n 6 V-spanning van 98 kHz aangedryf word, het die toetsmotor met 'n grootte van 20 mm × 20 mm × 5 mm 'n maksimum spoed van 20 m/s, 'n maksimum trekkrag van 2 N, en 'n maksimum doeltreffendheid van 20% (aangedrewe drywing van 0,7 W). Hierdie motor is op presisie xY-platforms gebruik.

Die transmissiemodus (oppervlakgolftipe) kombineer twee soorte staande golwe met twee soorte 90° faseverskille op tyd en ruimte, en het die voordeel dat beide die voorwaartse en terugwaartse rotasierigtings beheerbaar is. Deur middel van die oordrag elastiese krag gegenereer deur die piëzo-elektriese keramiekplate , die ringvormige skuifbalk wat in kontak is met die elastiese golfoppervlak wat aan die piëzo-elektriese liggaam vasgeheg is, word vanuit twee rigtings aangedryf deur die sinus- en cosinusspanningsinsette te verander. Nog 'n voordeel is dat die struktuur baie dun is, wat dit geskik maak vir gebruik as 'n outofokustoestel in 'n kamera. Canon se 'EOS' kamerareeks 80 is toegerus met 'n ultrasoniese motormeganisme.