بحث عن مادة مركبة كهرضغطية PZT

وفي التطبيقات العملية، المواد الكهرضغطية يحتاج محول السيراميك الانضغاطي إلى معامل تماسك كهروميكانيكي عالي Kt لتحويل الطاقة الكهربائية والطاقة الميكانيكية بشكل فعال لبعضهما البعض، وفي الوقت نفسه، من الضروري توسيع معامل العزل الكهربائي إلى أعلى مستوى ممكن لاستقبال الطاقة الكهربائية. ناقل الحركة أكثر كفاءة؛ وفقدان العزل الكهربائي هو (تان <0.05)، وفقدان ميكانيكي (منفذ عامل الجودة الميكانيكية ممكن لضمان حساسية محول الطاقة؛ بالإضافة إلى ذلك، من أجل التأكد من أن الموجة الصوتية المنبعثة من محول الطاقة موجودة في واجهة الأنسجة. عندما يتم نقل المياه واستقبالها، يتم دمج الطاقة بشكل أفضل. يجب أن تكون المعاوقة الصوتية قريبة قدر الإمكان من المعاوقة الصوتية للأنسجة البشرية، بحيث يمكن لواجهة الموجة الصوتية أداء كارثة الطاقة بشكل أفضل عند الإرسال والاستقبال.

اتجاه سمك السيراميك الكهروميكانيكي معامل الصدفة الكهروميكانيكية Kt صغير (بين 0.4 و 0.5)، ويمتد ثابت العزل الكهربائي بين 100 و 2400، وفقدان العزل الكهربائي للتان هو <0.02، وعامل الجودة الميكانيكية Q بين 10 إلى 1000، والمقاومة الصوتية z بين 20 و 30 Mrayl، مما يجعل من الصعب إجراء مطابقة المعاوقة الصوتية. ال يتمتع مستشعر الاهتزاز الضغطي (ثنائي فلوريد البولي إيثيلين والبوليمر الخاص به) بممانعة صوتية أقل، وبالتالي تكون مطابقة مقاومة الصوت أسهل. تحتوي هذه المواد على معامل منخفض للتفاعل الكهروميكانيكي (kt <0.3) وفقدان عازل عالي (TANS 0.15)، بحيث تكون محولات الأغشية الرقيقة الكهرضغطية أقل حساسية. تتميز المواد المركبة الكهروإجهادية بخصائص السيراميك والبوليمرات الكهروميكانيكية، كما أن معامل التماسك الكهروميكانيكي كبير، والذي يمكن أن يصل إلى 0.6-0.75، ويمكن أن تصل قيمة المعاوقة الصوتية إلى z<7.SMrayl، ونطاق واسع نطاق الثوابت الكهرضغطية) والخسائر العازلة والميكانيكية المنخفضة تجعلها مناسبة لصنع محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية عريضة النطاق وعالية الحساسية.

في عام 1985، أنشأ والاس أردنسميث نموذجًا فيزيائيًا لنمط اهتزاز السمك عمل المستشعر الكهرضغطي ، ومن الناحية النظرية أعطى معاملات الأداء للمركبات الكهرضغطية مع الكسر الحجمي للسيراميك الكهرضغطي. العلاقة بين التغييرات هي في محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية الطبية، والمواد الكهرضغطية تعمل في وضع الاهتزاز سمك. في هذا الوقت، عند النظر فقط في وضع اهتزاز السماكة، يمكن اعتبار المادة المركبة بشكل مكافئ تقريبًا مادة كهرضغطية. يمكن تبسيط وافتراض الخصائص.

(1) يحتوي المجال الكهربائي على مكون فقط في اتجاه السُمك، وبالتالي فإن المادة ثنائية الطور لها مكون فقط على المحور Z.
(2) يكون الإجهاد والانفعال العرضيان للمادة ذات الطورين متساويين.

ويتبين من البنية المجهرية للمركب أن الأعمدة مرتبة بشكل دوري لتعكس الموجات المنتشرة، خاصة عندما تنتشر الموجات الصوتية التي يتردد صداها مع الأعمدة. في هذا الوقت، تتوقف موجة الحمل والبنية المجهرية عن تشكيل المادة المركبة رنينًا، لذا فإن وصف المادة المركبة كوسيط متناحٍ ليس دقيقًا للغاية. من أجل ضمان دقة نموذج WA Smith في وصف بلورة الأقراص الانضغاطية من النوع l-3، من الضروري التأكد من أن المركب الكهرضغطي من النوع l-3 يمكن اعتباره وسطًا متناحيًا، وأن المركب الكهرضغطي يصل إلى تردد الرنين. عندما يكون من الضروري قمع وضع الاهتزاز الجانبي المكاني قدر الإمكان، يوجد فقط وضع اهتزاز السمك. علاوة على ذلك، فإن الظروف التي تهتز فيها المادة المركبة الكهرضغطية فقط في اتجاه السُمك.

يمكن ملاحظة أن ثابت العزل الكهربائي للمادة المركبة l-3 يتزايد بشكل أساسي مع الجزء الحجمي للماسح الضوئي للأنبوب الكهرضغطي. وله اتجاه نمو خطي، ويختلف ثابت العزل الكهربائي مع الطور الكهرضغطي ولا يتأثر بالشكل المقطعي للحلقة الكهرضغطية. وهذا يعني أنه في نفس جزء الحجم، يتم دمج ترتيب الطور الكهرضغطي في الطور غير الكهرضغطي مع المادة المركبة بأكملها. والثابت الكهربائي ليس له أي تأثير.