Beginsel van piëzo-elektriese effek en die toepassing daarvan van piëzo-keramiek

Wanneer sommige diëlektrika deur 'n eksterne krag in 'n sekere rigting vervorm word, vind polarisasie binne hulle plaas, en positiewe en negatiewe teenoorgestelde ladings verskyn op die twee teenoorgestelde oppervlaktes daarvan. Wanneer die eksterne krag verwyder word, sal dit terugkeer na die ongelaaide toestand. Hierdie verskynsel word die positiewe piëso-elektriese effek genoem. Wanneer die rigting van die krag verander, verander die polariteit van die lading. Inteendeel, wanneer 'n elektriese veld in die polarisasierigting van die diëlektrikum toegepas word, word hierdie diëlektrikum ook vervorm, en die vervorming van die diëlektrikum verdwyn nadat die elektriese veld verwyder is. Hierdie verskynsel word 'n omgekeerde piëso-elektriese effek, of elektrostriksie, genoem. Piëzo-elektriese keramiek is eintlik 'n gepolariseerde ferro-elektriese keramiek met piëzo-elektriese effek. Dit is 'n nuwe materiaal vir inligting. Piëzo-elektriese keramiek is een soort funksionele keramiek.

Eerstens, die beginsel van die piëso-elektriese effek:
   Die beginsel van die piëso-elektriese effek pzt piëzo-keramiek is dat as 'n druk op die piëzo-elektriese materiaal uitgeoefen word, dit 'n potensiaalverskil genereer (na verwys as 'n positiewe piëzo-elektriese effek), en omgekeerd word 'n meganiese spanning (genoem 'n omgekeerde piëzo-elektriese effek) gegenereer. As die druk 'n hoëfrekwensievibrasie is, word 'n hoëfrekwensiestroom opgewek. Wanneer 'n hoëfrekwensie elektriese sein op 'n piëzo-elektriese keramiek toegepas word, word 'n hoëfrekwensie akoestiese sein (meganiese vibrasie) gegenereer, wat ons gewoonlik 'n ultrasoniese sein noem. Dit wil sê, piëzo-elektriese keramiek het die funksie van omskakeling en omgekeerde omskakeling tussen meganiese energie en elektriese energie, en hierdie onderlinge verhouding is inderdaad baie interessant.Piëzo-elektriese materiale kan elektriese velde genereer as gevolg van meganiese vervorming, of meganiese vervorming as gevolg van elektriese veld. Hierdie inherente meganies-elektriese koppelingseffek maak piëzo-elektriese materiale wat wyd in ingenieurswese gebruik word. Byvoorbeeld, piëso-elektriese materiale is gebruik om intelligente strukture te maak. Benewens selfonderhoudende vermoëns het sulke strukture funksies soos selfdiagnose, selfaanpassing en selfgenesing, en hulle speel 'n belangrike rol in toekomstige vliegtuigontwerp.

2. Piëso-elektriese materiaal
Die piëso-elektriese effek van piëso-elektriese materiale piëzo skyf sensor is te danke aan die spesiale rangskikking van atome in die kristal rooster, wat maak dat die materiaal het die effek van die koppeling van die spanning veld en die elektriese veld. Afhangende van die tipe materiaal, kan piëzo-elektriese materiale geklassifiseer word in piëzo-elektriese enkelkristalle, piëzo-elektriese polikristalle (piëzo-elektriese keramiek), piëzo-elektriese polimere en piëzo-elektriese saamgestelde materiale. Volgens die spesifieke materiaalvorm kan dit in twee tipes verdeel word: piëso-elektriese materiaal en piëso-elektriese film.

3. Piëso-elektriese enkelkristal
Piëso-elektriese enkelkristalle is meestal ystertransistors. Ook ingesluit is kwarts, kadmiumsulfied, sinkoksied, aluminiumnitried en ander kristalle. Hierdie ferro-elektriese kristalle sluit 'n suurstoftransistor met 'n suurstof-oktaëder in, soos bariumtitanaatkristal, litiumniobaat met 'n litiumniobaatstruktuur, bismutrutenaat, en strontiumrutenaatkristal met 'n wolfraambronsstruktuur. 'n Ferro-elektriese transistor bevat 'n waterstofbinding, soos kaliumdiwaterstoffosfaat, ammoniumdiwaterstoffosfaat, en loodwaterstoffosfaat (en loodstrontiumfosfaat) kristalle. 'n Bariumtitanaatkristal of dergelike met 'n gelaagde struktuur. Op die oomblik is die mees gebruikte nie-ferro-elektriese kwarts transistor, yster tipiese druk transistor litium niobaat en bismut rutenaat.

4. Piëzo-elektriese polimeer
Reeds in 1940 het die Sowjetunie ontdek dat hout piëzo-elektriese keramiek is. piëzo-elektrisiteit is gevind in weefsels soos ramie, sybamboes, dierebene, vel en bloedvate. In 1960 is die piëso-elektrisiteit van sintetiese polimere ontdek. In 1969 is gevind dat polivinielideenfluoried na elektrodeposisie sterk piëso-elektrisiteit het. Materiale met sterk piëso-elektriese eienskappe sluit in PVDF en sy kopolimere, polivinielfluoried, polivinielchloried, poli-y-metiel-L-glutamaat en nylon-11.

5. Piëso-elektriese saamgestelde materiale
Piëso-elektriese saamgestelde materiale is piëso-elektriese materiale wat saamgestel is uit twee of meer materiale. Algemene piëso-elektriese komposiete is twee-fase komposiete van piëso-elektriese keramiek en polimere soos polivinielideenfluoried-reaktiewe epoksie. Hierdie saamgestelde materiaal kombineer die sterk punte van piëzo-elektriese keramiek en polimere, het uitstekende buigsaamheid en verwerkingseienskappe, en het 'n lae digtheid en is maklik om akoestiese impedansie met lug, water en biologiese weefsel te pas. Daarbenewens het piëso-elektriese samestellings ook 'n hoë piëso-elektriese konstante. Piëso-elektriese komposiete het 'n wye reeks toepassings op die gebied van medies, waarneming en meting.

Toepassing van piëzo-elektriese effek van piëzo-keramiek

1. Vervaardigingseienskappe
Piëso-elektriese keramiek word gekenmerk deur polarisasiebehandeling van ferro-elektriese keramiek onder 'n gelykstroom elektriese veld om 'n piëso-elektriese effek te hê. Oor die algemeen is die polarisasie elektriese veld 3 tot 5 kV/mm, die temperatuur is 100 tot 150 °C, en die tyd is 5 tot 20 min. Hierdie drie is die hooffaktore wat die polarisasie-effek beïnvloed. Piëso-elektriese keramiek met beter werkverrigting, soos loodsirkonaattitanaatkeramiek, het 'n elektromeganiese koppelingskoëffisiënt van so hoog as 0,313 tot 0,694.

Piezo-elektriese keramiek word hoofsaaklik gebruik in die vervaardiging van ultrasoniese omskakelaars, hidro-akoestiese omskakelaars, elektro-akoestiese omskakelaars, keramiekfilters, keramiektransformators, keramiekdiskriminators, hoëspanningsgenerators, infrarooi detektors, akoestiese oppervlaktoestelle, elektro-optiese toestelle, ontsteker en piëzoëlektriese.

2. Keramiek eienskappe
Piëso-elektriese keramiek het sensitiewe eienskappe en kan uiters swak meganiese vibrasie omskakel in elektriese seine, wat gebruik kan word in sonarstelsels, weerbespeuring, telemetrie-omgewingsbeskerming, huishoudelike toestelle, ens. Aardbewings is verwoestende rampe, en die bron van die aardbewing begin in die dieptes van die aardkors. Dit was voorheen moeilik om te voorspel, en mense is in 'n verleentheid vasgevang. Die sensitiwiteit van die piëzo-elektriese keramiek vir die uitwendige krag maak dit moontlik om die versteuring van die lug te voel deur die vlieënde insekte wat die vlerke meer as tien meter klap. Dit kan gebruik word om die piëso-elektriese seismograaf te maak, wat die aardbewingintensiteit akkuraat kan meet en die rigting en afstand van die aardbewing kan aandui. Dit kan nie 'n groot prestasie van piëzo-elektriese keramiek wees nie. Piëso-elektriese keramiek produseer 'n klein hoeveelheid vervorming onder die werking van 'n elektriese veld, tot 'n fraksie van 'n miljoenste van hul eie grootte. Moenie hierdie klein verandering onderskat nie, die presiese beheermeganisme gebaseer op hierdie beginsel - piëzo-elektriese aktuator, vir presisie-instrumentasie en meganiese beheer, mikro-elektronika, bio-ingenieurswese en ander velde is 'n groot seën. Frekwensiebeheertoestelle soos resonators en filters is die sleuteltoestelle wat die werkverrigting van kommunikasietoestelle bepaal. Piëso-elektriese keramiek het duidelike voordele in hierdie opsig. Dit het goeie frekwensiestabiliteit, hoë presisie en wye frekwensiereeks, en is klein in grootte, nie-higroskopies en lank in die lewe. Veral in multi-kanaal kommunikasie toerusting, kan dit die anti-interferensie vermoë verbeter, sodat die vorige elektromagnetiese toerusting nie teruggekyk kan word nie.

3. Toepassing
Piëso-elektriese keramiek is nuwe funksionele elektroniese materiale met hoë intelligensie. Met die voortdurende navorsing en verbetering van materiale en prosesse word die toepassing van piëzo-elektriese keramiek al hoe meer omvangryk. As 'n masjien, elektrisiteit, klank, lig en hitte sensitiewe materiale, piëzo-elektriese materiale piezo keramiek skyf transducer is wyd gebruik in sensors, transducers, nie-vernietigende toetsing, en kommunikasie tegnologie. Polikristalle word gevorm deur vastefase-reaksie in verskeie lande regoor die wêreld. En die algemene naam van ferro-elektriese keramiek met piëzo-elektriese effek deur DC-hoëspanningpolarisasiebehandeling is 'n soort navorsing en ontwikkeling wat groot belang kan heg aan meganiese energie aan piëzo-elektriese keramiekmateriale. Met die ontwikkeling van hoë tegnologie sal die toepassing van piëzo-elektriese keramiek meer en meer wyd word. Benewens dat dit in hoëtegnologie-velde gebruik word, gaan dit meer daaroor om mense in die daaglikse lewe te dien en 'n beter lewe vir mense te skep.

Vyf algemene toepassings van piëzo-elektriese keramiek in ons daaglikse lewens:
1: Toepassing van positiewe en negatiewe piëso-elektriese effek
2: Piëzo-elektriese keramiekgonser | Luidspreker
3: Piëzo-elektriese keramiekbakkie
4: Piëzo-elektriese transformator
5: Piëzo-elektriese keramiekontsteker
Daar kan gesê word dat alhoewel piëzo-elektriese keramiek 'n nuwe materiaal is, dit redelik burgerlik is. Dit word in hoë-tegnologie gebruik, maar dit is meer in die lewe om 'n beter lewe vir mense te skep.