ما هو معنى السيراميك الكهرضغطي ؟

السيراميك الكهرضغطي عبارة عن مادة خزفية pzt وظيفية يمكنها تحويل الطاقة الميكانيكية والطاقة الكهربائية. يشير ما يسمى بالتأثير الكهرضغطي إلى التأثير الكهرضغطي الإيجابي الذي عندما تكون بعض الوسائط تحت ضغط ميكانيكي، حتى لو كان الضغط صغيرًا مثل اهتزاز الموجة الصوتية، فإنه سينتج تغييرات في الشكل مثل الضغط أو الاستطالة، مما سيؤدي إلى شحن سطح الوسائط. على العكس من ذلك، عندما يتم تطبيق مجال كهربائي مثير، فإن الوسط سوف ينتج تشوهًا ميكانيكيًا، وهو ما يسمى التأثير الكهرضغطي العكسي.                   

       في عام 1880، اكتشف الأخوان كوري الفرنسيان 'التأثير الكهرضغطي'. في عام 1942، تم تصنيع أول مادة سيراميك كهرضغطية، تيتانات الباريوم، في الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي السابق واليابان. في عام 1947، وُلِد جهاز التقاط تيتانات الباريوم، وهو أول جهاز سيراميكي كهروضغطي. في أوائل الخمسينيات من القرن العشرين، تم بنجاح تطوير مادة خزفية كهرضغطية أخرى، وهي تيتانات زركونات الرصاص، ذات أداء أفضل بكثير من تيتانات الباريوم. منذ ذلك الحين، دخل تطوير السيراميك الكهرضغطي مرحلة جديدة. من الستينيات إلى السبعينيات، تم تحسين السيراميك الكهرضغطي وأصبح مثاليًا أكثر فأكثر. على سبيل المثال، تم تحسين السيراميك الثنائي الكهرضغطي من تيتانات زركونات الرصاص بواسطة العديد من العناصر الانضغاطية، كما ظهر أيضًا سيراميك كهرضغطية ثلاثي ورباعي قائم على تيتانات زركونات الرصاص. تتميز مواد PZT هذه بخصائص ممتازة وتصنيع بسيط وتكلفة منخفضة وتطبيق واسع.                           
يمكن تصنيع جهاز الإشعال الكهرضغطي وإمدادات الطاقة المتنقلة بالأشعة السينية وجهاز تفجير القشرة باستخدام خصائص السيراميك الكهروضغطي لتحويل القوة الخارجية إلى طاقة كهربائية. باستخدام عمودين من السيراميك الكهرضغطي بقطر 3 مم وارتفاع 5 مم بدلاً من الصوان العادي، يمكن صنع ولاعة إلكترونية تعمل بالغاز يمكنها الإشعال المستمر لعشرات الآلاف من المرات. يمكن استخدام السيراميك الكهروضغطي لتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزاز بالموجات فوق الصوتية لاستكشاف موضع وشكل الأسماك تحت الماء، وإجراء اختبارات غير مدمرة للمعادن، والتنظيف بالموجات فوق الصوتية والعلاج الطبي بالموجات فوق الصوتية، ويمكن أيضًا تصنيعه في مختلف أدوات القطع بالموجات فوق الصوتية، وأجهزة اللحام، ومكاوي اللحام لمعالجة البلاستيك وحتى المعدن.                 

     يعتبر السيراميك الكهرضغطي حساسًا للقوى الخارجية، لذا يمكنه استشعار اضطراب أجنحة الحشرات الطائرة في الهواء على مسافة تزيد عن عشرة أمتار، وتحويل الاهتزازات الميكانيكية الضعيفة للغاية إلى إشارات كهربائية. مع هذه الخاصية، يمكن استخدام لوحة الكريستال الكهرضغطية في نظام السونار، والكشف عن الأرصاد الجوية، وحماية البيئة عن بعد، والأجهزة المنزلية وما إلى ذلك. في الوقت الحاضر، تم تطبيق السيراميك الكهرضغطي من قبل العلماء في العديد من المجالات، مثل بناء الدفاع الوطني والبحث العلمي والإنتاج الصناعي وحياة الناس، وأصبح شخصًا متعدد الاستخدامات في عصر المعلومات.                  

 في مجال الفضاء الجوي، يعد الجيروسكوب الكهرضغطي المصنوع من السيراميك الكهروضغطي بمثابة 'دفة' المركبات الفضائية والأقمار الصناعية الاصطناعية التي تحلق في الفضاء. فقط عن طريق 'الدفة' والمركبات الفضائية والأقمار الصناعية يمكننا ضمان موقعها الثابت ومسارها. لا يمكن للجيروسكوب الميكانيكي التقليدي، ذو العمر القصير والدقة الضعيفة والحساسية المنخفضة، تلبية متطلبات المركبات الفضائية ونظام الأقمار الصناعية. يتميز أنبوب الأسطوانة الخزفي ذو الحجم الصغير بحساسية وموثوقية عالية. الغواصات التي تغوص في أعماق البحار مجهزة بأنظمة سونار تسمى الكشافة تحت الماء. إنها معدات لا غنى عنها للملاحة تحت الماء، والاتصالات تحت الماء، واستطلاع سفن العدو، وتنظيف ألغام العدو، وأيضًا أداة قوية لتطوير الموارد البحرية. يمكنه اكتشاف مجموعات الأسماك، واستكشاف تضاريس قاع البحر، وما إلى ذلك. في نظام السونار هذا، يوجد محول صوتي تحت الماء من السيراميك الكهرضغطي. عندما تلامس الإشارة الصوتية المنبعثة من محول الطاقة الصوتي تحت الماء هدفًا، فإنها ستنتج إشارة انعكاسية، يتم استقبالها بواسطة محول طاقة صوتي آخر تحت الماء، وبالتالي يتم العثور على الهدف. في الوقت الحاضر، يعد السيراميك الكهرضغطي واحدًا من أفضل المواد لصنع محولات الطاقة الصوتية تحت الماء.               

 في الطب، يضع الأطباء محول القرص الكهرضغطي بالموجات فوق الصوتية على جزء الفحص من جسم الإنسان، ويرسل موجة فوق صوتية بعد كهربتها، ويرسلها إلى أنسجة جسم الإنسان لتوليد الصدى، ثم يستقبل الصدى ويعرضه على شاشة الفلورسنت، حتى يتمكن الأطباء من فهم الحالة الداخلية لجسم الإنسان. في الصناعة، توجد عناصر سيراميكية كهرضغطية في الكاشف الجيولوجي، والتي يمكن استخدامها للحكم على الظروف الجيولوجية للطبقات ومعرفة الرواسب المعدنية تحت الأرض. بالإضافة إلى ذلك فإن المحول الخزفي، المحول الموجود في جهاز التلفاز، أصغر حجماً وأخف وزناً، بكفاءة تتراوح بين 60% - 80%. يمكنه تحمل الجهد العالي الذي يبلغ 30000 فولت، والحفاظ على استقرار الجهد، والقضاء تمامًا على عيوب عدم وضوح صورة التلفزيون وتشوهها. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم أجهزة التلفزيون المنتجة في البلدان الأجنبية محولات السيراميك الكهرضغطية. يكفي أنبوب صورة مقاس 15 بوصة مزود بمحول سيراميك كهرضغطية مقاس 75 مم. وهذا يجعل التلفزيون أصغر حجمًا وأخف وزنًا.                     
 كما يستخدم السيراميك الكهرضغطي على نطاق واسع في الحياة اليومية. يتم استبدال ولاعة الغاز الإلكترونية المصنوعة من الصوان العادي بعمودين من السيراميك الكهرضغطي بقطر 3 مم وارتفاع 5 مم. يمكن إشعالها لعشرات الآلاف من المرات بشكل مستمر. يعد مسدس الإشعال الإلكتروني المصنوع بنفس المبدأ أداة ممتازة لإشعال موقد الغاز. هناك أيضًا نوع من ألعاب الأطفال مصنوعة من مكونات السيراميك الكهرضغطية، مثل الجرس المصنوع من السيراميك الكهرضغطي المثبت في بطن لعبة الجرو، والذي سيصدر صوتًا حقيقيًا ومثيرًا للاهتمام.                   
 

مع تطور التكنولوجيا العالية، سيتم استخدام السيراميك الكهرضغطي على نطاق واسع. بالإضافة إلى استخدامها في مجال التكنولوجيا الفائقة، فهي تتعلق أكثر بخدمة الناس في الحياة اليومية وخلق حياة أفضل للناس.