Nuus

Jy is hier: Tuis / Nuus / Basiese beginsels van piëso-elektriese keramiek / Toepassing van piëso-elektriese materiale en piëso-elektriese effekte

Toepassing van piëso-elektriese materiale en piëso-elektriese effekte

Kyke: 2 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2019-09-24 Oorsprong: Werf

Doen navraag

Die vinnige ontwikkeling van die wêreldekonomie het gelei tot 'n skerp toename in energieverbruik. Met die uitputting van nie-hernubare energiebronne en die beskerming van die omgewing, ontwikkel lande kragtig volhoubare skoon energie. Skoon energie soos lig, wind en sonenergie veroorsaak geleidelik
Die piëzo-elektriese effek kan gebruik word vir drukkragopwekking, want dit het die voordele van eenvoudige struktuur, geen hitte, geen elektromagnetiese interferensie, geen besoedeling, maklik om miniaturisering en integrasie te bereik, en met die verbetering van piëzo-elektriese eienskappe van piëzo-elektriese materiale piëzo-elektriese skyf-omskakelaar en nuwe kragelektronika. Die gebruik van toestelle kan voldoen aan die kragvereistes van lae-energie produkte en word een van die brandpunte van huidige navorsing.
.
1 Beginsel van piëso-elektriese effek
Wanneer sommige diëlektrika deur eksterne kragte in 'n sekere rigting vervorm word, terwyl interne polarisasie plaasvind, verskyn positiewe en negatiewe ladings op twee teenoorgestelde oppervlaktes van die piëzo-kristal. Hierdie verskynsel word piëso-elektriese effek genoem. Die piëso-elektriese effek word verdeel in 'n positiewe piëso-elektriese effek en 'n omgekeerde piëso-elektriese effek. Die sogenaamde positiewe piëso-elektriese effek verwys na die effek van die medium wat deur die werking van meganiese spanning gedielektriseer word en die oppervlak laai. Omgekeerd, wanneer 'n elektriese veld buite die kristal toegepas word, sal die kristal wat deur die elektriese veld geraak word meganiese vervorming ondergaan, wat die inverse piëso-elektriese effek genoem word.

2 Piëso-elektriese materiaalklassifikasie
Piëso-elektriese materiale het verskeie mylpale beleef in kwartskristalle, piëso-elektriese keramiek, piëso-elektriese polimere en piëso-elektriese samestellings. Die hooftipes piëso-elektriese materiale word kortliks bekendgestel.

1) Piëzo-elektriese keramiek kristal.
Piëso-elektriese kristalle is die materiale wat in die vroeë piëso-elektriese effek gebruik word, hoofsaaklik kwartskristal (SiO2), wateroplosbare piëso-elektriese kristal (kaliumnatriumtartraat) en litiumniobaatkristal. As gevolg van die stabiele werkverrigting van piëzo-elektriese enkelkristal, is die koste hoog. Slegs vir standaardinstrumente of sensors met hoë akkuraatheidsvereistes. Die ontwikkeling van piëzo-elektriese keramiektegnologie het die neiging van bogenoemde materiale geleidelik vervang. In onlangse jare het geleerdes van verskeie lande egter baie werk gedoen vir die ontwikkeling van nuwe kristallyne piëso-elektriese materiale. Op die oomblik is 'n enkele kristal piëzo-elektriese piëzo-keramiekskyf met 'n maksimum van 2600pc/N en 'n k33 van tot 0.95 is ontwikkel, en sy energiebergingsdigtheid kan 130J/kg bereik, wat meer as 10 keer die bergingsdigtheid van piëzo-elektriese keramiek is. Navorsing oor die produksieproses van piëso-elektriese materiale is uitgevoer en die sukses van massaproduksie sal beslis die verdere toepassing van piëso-elektriese materiale uitbrei.

2) PbTiO3-gebaseerde piëso-elektriese materiaal.
PbTiO3 (na verwys as PT) piëzo-elektriese materiale is wyd gebruik in die vervaardiging van hoëfrekwensie en hoë temperatuur piëso-elektriese keramiekkomponente. Tans is sommige navorsing oor hierdie materiaal uitgevoer, hoofsaaklik in die voorbereiding van PbTiO3-nanopoeier, insluitend die produksie van grondstowwe, produksiemetodes en vervaardigingsprosesse. Die diversiteit van grondstowwe en die voortdurende opdatering van vervaardigingsprosesse het die werkverrigting van PbTiO3 voortdurend verbeter. Op die oomblik is die materiaal wyd gebruik in transducer, ultrasoniese en industriële nie-vernietigende toetse.

3) Piëzo-elektriese keramiek.
Piëso-elektriese keramiek is kunsmatig vervaardigde polikristallyne piëso-elektriese materiale. Die ontwikkeling van verwerkingstegnologie het dit moontlik gemaak om die grootte van piëso-elektriese keramiek tot sub-mikron te verminder, sodat die substraat dunner gemaak kan word en fynkorrelige piëso-elektriese keramiek verskyn. Hierdie materiaal verhoog die skikkingsfrekwensie en verminder die skikkingsverlies, maar dit verminder ook die effekte van die piëso-elektriese effek. Die ontwikkeling van nanotegnologie het die piëso-elektriese effek van fynkorrelige piëso-elektriese keramiek verbeter, en die piëso-elektriese effek daarvan is vergelykbaar met dié van growwe-korrel piëso-elektriese keramiek. Tans is die navorsing en ontwikkeling van piëzo-elektriese keramiekmateriaal vir alle lande kommerwekkend.

4) Hoë polimeer samestellings.
Navorsing oor piëso-elektriese polimeersamestellings het in die vroeë 1970's begin. Vanuit die gebruiksperspektief kan piëzo-elektriese polimere geklassifiseer word in piëzo-elektriese plastiek, piëzo-elektriese rubbers, piëso-elektriese harse, piëso-elektriese hoë polimeer-komposiete en sintetiese polipeptiede. Piëso-elektriese plastiek is gebaseer op sintetiese of natuurlike piëso-elektriese polimere, wat tydens verwerking gevorm kan word, terwyl die produk uiteindelik 'n konstante vorm van piëso-elektriese polimeer kan handhaaf. Piëso-elektriese rubber is 'n algemene term vir hoogs elastiese piëso-elektriese polimere. Oor die algemeen word piëzo-elektriese polimere met groot verlenging, treksterkte en veerkragtigheid in die temperatuurreeks van -130 ° C tot 150 ° C almal in die verwerkte piëzo-elektriese polimeer gedruk. Elektriese rubber, spesifiek kan verdeel word in piëzo-elektriese silikoonrubber, piëzo-elektriese fluoruber ensovoorts. Piëso-elektriese hars is 'n semi-soliede, soliede of pseudo-soliede amorfe piëso-elektriese polimeer, deursigtige of deurskynende, piëzo-elektriese piëzo-elektriese hars soos nylon-11, amorfe polêre afwisselende kopolimeer van sianied - vinielasetaat, polipropileen, soos polikarbonaat, en. Toe ontwikkel is 'n piëzo-elektriese hoë polimeer saamgestelde materiaal, wat saamgestel is uit twee of meer verskillende piëzo-elektriese materiale deur fisiese vermenging of chemiese enting, ens., wat 'lengte-tot-lengte' is en beter werkverrigting as enige van hulle het. 'n Materiaal, PZT-epoksiehars, keramiek-polimeer piëso-elektriese materiaal word meer algemeen gebruik. Daar is geen streng perke vir piëso-elektriese polimere nie, of dit nou afkomstig is van die samestelling van die materiaal of die vorm van die finale produk.

3 Toepassing van piëso-elektriese effek
Piëso-elektriese effektegnologie is wyd gebruik in die vervaardiging van verskeie omskakelaars, aktueerders en sensors. 'n Tipiese voorbeeld van die toepassing van piëso-elektriese effekte in transduktors is die toepassing van elektriese seintydvertragings. In die verlede was die vertragingslyn wat deur die transmissielyn vervaardig is groot in volume, en die seinverlies is groot tydens transmissie. Die piëso-elektriese omskakelaar is op 'n soliede medium aan die uitsaai-omskakelaar en die ontvang-omskakelaar gekoppel, en die elektriese sein word deur die omgekeerde piëso-elektriese effek oorgedra. Die sein word in 'n akoestiese sein omgeskakel en in 'n soliede medium gepropageer. Na 'n tydperk word die akoestiese sein omgeskakel in 'n elektriese sein deur die ontvangstransduktor deur die positiewe piëso-elektriese effek, en die seinvertragingstaak is voltooi. Aangesien die snelheid van klankgolwe in 'n soliede medium vyf ordes van grootte stadiger is as dié van 'n elektromagnetiese golf, kan seinvertraging met slegs 'n klein soliede medium bereik word. Die vertragingslyn wat deur die piëzo-elektriese transducer gemaak word, het die kenmerke van klein volume, ligte gewig, stabiele werkverrigting, en dies meer, en is relatief maklik om te vervaardig. Verskeie aktuators kan gemaak word met behulp van die omgekeerde piëso-elektriese effek. Piëzo-elektriese aandrywers kan volgens verskillende bestuursmetodes in rigiede verplasingsdrywers en resonante verplasingsaandrywers verdeel word. Piëso-elektriese aktueerders benodig nie 'n transmissiemeganisme nie en bereik hoë verplasingsbeheerakkuraatheid. Terselfdertyd is die reaksiespoed vinnig, daar is geen meganiese anastomosegaping nie, spanningopvolgverplasingsbeheer kan gerealiseer word, en die kraguitset is groot terwyl die kragverbruik laag is. China het uitstekende resultate op hierdie gebied behaal, soos piëzo-elektriese ultrasoniese motors, mikro-robotte en klein grypers. Verskeie sensors kan vervaardig word met behulp van die piëzo-elektriese effek, soos piëzo-elektriese druksensors, ultrasoniese sensors en piëzo-elektriese versnellingsensors.

Piëzo-elektriese versnellingsmeters word gekenmerk deur hul eenvoudige struktuur, klein grootte, ligte gewig en lang lewensduur. Hulle is wyd gebruik in vibrasie en skok meting van vliegtuie, motors, skepe, brûe en geboue, veral lugvaart en Dit het sy spesiale status op die gebied van lugvaart. Piëso-elektriese sensors kan ook gebruik word om binnebranddruk en vakuum te meet, en word gebruik in militêre industrie en biomediese metings. Daarbenewens kan piëzo-elektriese meettegnologie ook gebruik word om verskeie meetinstrumente soos piëzo-elektriese gyro en piëzo-elektriese vloeimeter te maak, sowel as diskriminators, piëzo-elektriese ossillators, transformators, filters, ens., wat in produksie, lewe, wetenskaplike navorsing en nasionale verdediging vervaardig word. piezo skyf

Met sy unieke voordele, piëzo-elektriese effek HIFU keramiek transducer tegnologie is wyd gebruik in vandag se groeiende vraag na energie. In hierdie vraestel word piëso-elektriese materiale uit vier aspekte bekendgestel: piëso-elektriese kristal, PbTiO3 piëso-elektriese materiaal, piëso-elektriese keramiek en hoë polimeer saamgestelde. Die toepassing van hierdie tegnologie in transducers, aktuators en sensors word gegee. Ek glo dat die ontwikkeling van piëzo-elektriese tegnologie vir ons 'n beter môre sal bring. Om die kwaliteit van die konstruksie te verseker, en om die voorkoms van veiligheidsongelukke tydens die konstruksieproses te verminder. Die bekendstelling van nuwe tegnologieë in die konstruksieproses kan nie net die konstruksiekwaliteit verbeter nie, maar ook die veiligheid van die konstruksieproses verbeter, soos die gebruik van lewendige aanlyn-toetstoerustingtegnologie.

4) Versterk die instandhouding van konstruksietoerusting.
In die langtermyn gebruik van elektriese krag konstruksie toerusting, sal dit geraak word deur industriële besoedeling en omgewingsbesoedeling. Om hierdie effekte te verminder, is dit nodig om dienooreenkomstig voor te berei voor konstruksie. Byvoorbeeld, pre-korrosie behandeling van geïsoleerde drade voor konstruksie, of keuse van isolators met 'n sterk anti-besoedeling vermoë, en gereelde instandhouding en instandhouding van toerusting.