التطبيقات العملية لمواد سيراميكية كهروضغطية معينة (2)

          التطبيقات العملية لمواد السيراميك الكهرضغطية المحددة

1) الحالة البحثية للمواد الكهرضغطية ذات درجة الحرارة العالية: يعد SiO2 واحدًا من أقدم المواد الكهرضغطية المطبقة على الأجهزة. نظرًا لتردد الرنين المستقر واستقرار درجة الحرارة الجيد، فإنه يستخدم على نطاق واسع في التحكم في الإنتاج وإدارة جميع ترددات نظام الاتصالات. في مكونات ورقة بيانات محول الطاقة الكهرضغطية ، مثل الساعات والمعالجات الدقيقة وما إلى ذلك. تحتوي سترات البزموت الرصاص (PN) على هيكل برونزي من التنغستن، وقيمة عامل الجودة الميكانيكية المنخفضة (Qm)، ونسبة عالية من d33 إلى d31، وتستخدم على نطاق واسع في الاختبارات غير المدمرة (NDT) ومجالات التشخيص الطبي. تتشابه نيوبات الليثيوم (LiNbO3) ونيوبات الليثيوم (LiTaO3) في البنية والأداء، وغالبًا ما يشار إليها على أنها بلورات لها بنية من نوع نيوبات الليثيوم. مع الكهرباء الضغطية الجيدة، والكهرباء الحرارية، والكهرباء الحديدية، والخصائص البصرية الكهروضوئية وغير الخطية، يتم استخدامها على نطاق واسع لتصنيع محولات الطاقة ذات درجة الحرارة العالية، والمرشحات، وكاشفات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية، ومعدلات الليزر، ومجموعة متنوعة من الأجهزة الوظيفية مثل مضاعفات التردد.

2) منتجات السيراميك الكهرضغطية هي في الواقع سيراميك كهرضغطية مستقطب ذو تأثير كهرضغطية، وهو عبارة عن مادة خزفية بيزو مع تحويل متبادل للطاقة الميكانيكية والطاقة الكهربائية. باستخدام السيراميك الكهروضغطي لتحويل القوى الخارجية إلى طاقة كهربائية، يمكن تصنيع أجهزة الإشعال الكهرضغطية وإمدادات الطاقة المتنقلة بالأشعة السينية وصواعق القذائف؛ يمكن استخدام السيراميك الكهرضغطي لتحويل طاقة الموجات فوق الصوتية إلى اهتزازات فوق صوتية، والتي يمكن استخدامها للعثور على موضع الأسماك تحت الماء. يمكن أيضًا إجراء الاختبارات غير المدمرة للمعادن والتنظيف بالموجات فوق الصوتية في مجموعة متنوعة من أدوات القطع بالموجات فوق الصوتية وأجهزة اللحام ومكاوي اللحام للبلاستيك أو حتى الذهب.

3) تعتبر البوليمرات الكهرضغطية مواد مثالية لأجهزة الاستشعار الآلية. يتميز بخصائص مقاومة التآكل، الوزن الخفيف، الحساسية العالية، المعاوقة الصوتية المنخفضة، سهولة التثبيت على الأسطح المعقدة، السعر المنخفض ونطاق التردد الواسع. تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية وظائف كهرضغطية لأجهزة استشعار اللمس وأجهزة استشعار التسارع وأجهزة استشعار القرب (أجهزة استشعار المسافة). تشتمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التي تستخدم الوظائف الكهروحرارية على أجهزة استشعار القرب (أجهزة استشعار السلامة)، وأجهزة استشعار الاتصال (الموزعة)، وأجهزة استشعار تحديد المواد، وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.

4) تطبيق المواد المركبة الكهرضغطية في تقليل الاهتزاز الهيكلي، يمكن تصميم المواد المركبة الكهرضغطية من محرك الاستشعار وتطبيقها على تحديد استجابة التردد للحزمة. تُستخدم هذه المادة في نظام التخميد للذيل العمودي للطائرة من أجل قمع الاهتزازات المتولدة أثناء الطيران واختبار أداء المركب الكهرضغطي في التحكم النشط باهتزاز الذيل. تظهر نتائج الاختبار أن المادة تتمتع بأداء جيد في الاستشعار والقيادة، وأن تأثير التخميد أفضل من تأثير السيراميك الكهرضغطي.

5) تطبيق المواد الكهرضغطية لديها تكنولوجيا الطاقة الذاتية للأجهزة الإلكترونية الدقيقة. نظرًا لخصائص التحويل الكهروميكانيكية الفريدة للمواد الكهروإجهادية، تستخدم العديد من حصادات الطاقة مواد عناصر كهرضغطية كمكونات لتحويل الطاقة وإخراجها. تأثير السيراميك الكهرضغطي ، يمكن للمواد الكهروضغطية أيضًا تحويل أشكال الطاقة بخلاف الطاقة الميكانيكية إلى مخرجات طاقة كهربائية لأشكال متعددة من حصاد الطاقة. تُستخدم المواد الكهرضغطية الموجودة في الهياكل المرنة على نطاق واسع في مستشعرات الاهتزاز، ويتم التحكم في القياس بسرعة متزايدة نظرًا لخصائصها الفريدة. ومن ناحية التحكم في الهياكل الذكية ذات النظام المتكامل، يتم استخدام المواد الكهرضغطية. يمكن الحصول بسهولة على مراقبة الاستجابة الدقيقة للهيكل المرن، بحيث يمكن التحكم فيه بشكل فعال.

6) المحول الكهرضغطي هو جهاز إلكتروني ذو حالة صلبة يعتمد على التأثير الكهرضغطي. إنه يستخدم التأثير الكهرضغطي الإيجابي والتأثير الكهرضغطي العكسي مادة السيراميك الكهرضغطية لإكمال التحويل المتبادل بين الطاقة الميكانيكية والطاقة الكهربائية، وتحقيق تحويل الجهد العالي والمنخفض. أحد التطبيقات الأكثر شيوعًا للمحولات الكهرضغطية هو تشغيل CCFL (مصباح الفلورسنت ذو الكاثود البارد). محول DC-DC أخف بكثير من المحول الكهرومغناطيسي التقليدي، ويمكن تحسين كثافة الطاقة وكفاءتها بشكل كبير. يتمتع المحول الكهربائي بمزايا كثافة الطاقة العالية، وعزل التيار العالي، والتداخل الكهرومغناطيسي المنخفض، وما إلى ذلك، ويمكن أن يحل محل المحول الكهرومغناطيسي في بعض مجالات التطبيق. الاستفادة الكاملة من مزاياه، والتي لا يمكنها تحقيق تصغير المحول فحسب، بل يمكنها أيضًا حل مشكلات إلكترونيات الطاقة والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI).

7) المحركات الكهرضغطية هي أجهزة تستخدم تأثيرات ميكانيكية عكسية لتكوين محركات أو أدوات تحكم ميكانيكية. نظرًا لأن الجسم الكهرضغطي يتمتع بمزايا الاستجابة السريعة والدقة العالية ومقاومة التداخل، فإن جهاز القيادة والتحكم الذي تم إنشاؤه بواسطة الجسم الكهرضغطي لديه بنية بسيطة ورد فعل سريع. يتضمن جهاز القيادة والتحكم الكهروضغطي الذي تم تطويره حاليًا محركًا بالموجات فوق الصوتية ودقة. والتي تم تطبيقها بنجاح في العديد من المجالات مثل الدفاع والطب الحيوي والإلكترونيات الضوئية.

8) دور مادة السيراميك الكهروضغطية في أنظمة المواد الذكية، مثل مشغلات السيراميك الكهروضغطية، والتي يمكن استخدامها أيضًا كأجهزة استشعار في أنظمة وهياكل المواد الذكية. لأن السيراميك الكهرضغطي والبوليمرات الكهروضغطية تنتج إشارات كهربائية قابلة للقياس للضغوط المطبقة. أحد التطبيقات المهمة للألياف الكهروضغطية هو تصنيع مركبات الألياف الكهرضغطية (PFCs)، والتي هي مزيج من الاستشعار والقيادة. يعد الهيكل التكيفي لأنظمة وهياكل المواد الذكية إحدى الميزات التي يمكن تكييفها. التغييرات في البيئة هي تحقيق الشكل الهيكلي والتحكم في الاهتزاز. وهذا أمر حيوي للطيران والمركبات الفضائية. توفر مركبات السيراميك الكهرضغطية (PFC) مادة جيدة للهياكل التكيفية. بالإضافة إلى تطبيقات تقليل الضوضاء الرطبة، من أجل تحقيق تصغير أجهزة الاستشعار والمحركات لصنع أشكال معقدة، فمن المستحسن دمج التقنيات في صناعة أشباه الموصلات، مثل الطباعة الحجرية. من أجل تسهيل تنفيذ الطباعة الحجرية على السيراميك الانضغاطي، من الممكن دمج مادة بوليمر يمكن إصلاحها بسهولة بواسطة الأشعة فوق البنفسجية في عملية صب عناصر السيراميك الكهرضغطية ، والتي يمكن استخدامها في هيكل السيراميك الانضغاطي الذي تم إعداده بواسطة نظام المواد الذكي. يمكن استخدام الجمع بين وظائف الاستشعار والقيادة مع نظام التحكم لترسيب فيلم سيراميك بيزو إلكتروني على دائرة متكاملة من السيليكون. وقد تم استخدام المواد الكهرضغطية على نطاق واسع في مجالات المعلومات والبيولوجيا والجيش والطاقة الجديدة. مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة، هو التحسين المستمر لتكنولوجيا المواد الكهرضغطية، ويعتقد أن المواد الكهرضغطية سوف تنتشر في كل ركن من أركان الحياة اليومية للناس. علاوة على ذلك، فإن تكنولوجيا تحضير المواد الكهرضغطية وتطوير تطبيقاتها ستظل موضوعًا ساخنًا مثيرًا للقلق.