Прымяненне п'езаэлектрычных матэрыялаў і п'езаэлектрычных эфектаў

Прагляды: 2 Аўтар: Рэдактар сайта Час публікацыі: 2019-09-24 Паходжанне: Сайт

Запытайцеся

Бурнае развіццё сусветнай эканомікі прывяло да рэзкага росту спажывання энергіі. З вычарпаннем неаднаўляльных крыніц энергіі і абаронай навакольнага асяроддзя краіны актыўна развіваюць устойлівую чыстую энергетыку. Чыстая энергія, такая як святло, вецер і сонечная энергія, паступова выклікае
П'езаэлектрычны эфект можа быць выкарыстаны для вытворчасці электраэнергіі пад ціскам, таму што ён мае такія перавагі, як простая структура, адсутнасць цяпла, электрамагнітных перашкод, адсутнасць забруджвання, лёгкасць мініяцюрызацыі і інтэграцыі, а таксама з паляпшэннем п'езаэлектрычных уласцівасцей п'езаэлектрычных матэрыялаў. п'езаэлектрычны дыскавы пераўтваральнік і новая сілавая электроніка. Выкарыстанне прылад можа задаволіць патрабаванні да магутнасці прадуктаў з нізкім энергаспажываннем і стаць адной з гарачых кропак сучасных даследаванняў.
.
1 Прынцып п'езаэлектрычнага эфекту
Калі некаторыя дыэлектрыкі дэфармуюцца пад дзеяннем знешніх сіл у пэўным кірунку, у той час як адбываецца ўнутраная палярызацыя, на дзвюх супрацьлеглых паверхнях п'езакрышталя з'яўляюцца станоўчыя і адмоўныя зарады. Гэта з'ява называецца п'езаэлектрычным эфектам. П'езаэлектрычны эфект падзяляецца на станоўчы п'езаэлектрычны эфект і зваротны п'езаэлектрычны эфект. Так званы станоўчы п'езаэлектрычны эфект адносіцца да эфекту дыэлектрызацыі асяроддзя пад дзеяннем механічнага напружання і зарадкі паверхні. І наадварот, калі электрычнае поле прыкладваецца па-за межамі крышталя, крышталь, на які ўздзейнічае электрычнае поле, будзе падвяргацца механічнай дэфармацыі, якая называецца зваротным п'езаэлектрычным эфектам.

2 Класіфікацыя п'езаэлектрычных матэрыялаў
П'езаэлектрычныя матэрыялы перажылі некалькі вех у стварэнні крышталяў кварца, п'езаэлектрычнай керамікі, п'езаэлектрычных палімераў і п'езаэлектрычных кампазітаў. Коратка прадстаўлены асноўныя тыпы п'езаэлектрычных матэрыялаў.

1) Крышталь п'езаэлектрычнай керамікі.
П'езаэлектрычныя крышталі - гэта матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў раннім п'езаэлектрычным эфекце, галоўным чынам кварцавы крышталь (SiO2), водарастваральны п'езаэлектрычны крышталь (тартрат калію) і крышталь ніябату літыя. З-за стабільнай працы п'езаэлектрычнага монакрышталя кошт высокі. Толькі для стандартных прыбораў або датчыкаў з высокімі патрабаваннямі да дакладнасці. Развіццё п'езаэлектрычнай керамічнай тэхналогіі паступова замяніла тэндэнцыю вышэйзгаданых матэрыялаў. Аднак у апошнія гады навукоўцы з розных краін правялі вялікую працу па распрацоўцы новых крышталічных п'езаэлектрычных матэрыялаў. У цяперашні час монакрысталічны п'езаэлектрык Быў распрацаваны п'езакерамічны дыск з максімумам 2600 пк/Н і k33 да 0,95, а яго шчыльнасць захоўвання энергіі можа дасягаць 130 Дж/кг, што больш чым у 10 разоў перавышае шчыльнасць захоўвання п'езаэлектрычнай керамікі. Даследаванне працэсу вытворчасці п'езаэлектрычных матэрыялаў было праведзена, і поспех масавай вытворчасці, безумоўна, пашырыць далейшае прымяненне п'езаэлектрычных матэрыялаў.

2) П'езаэлектрычны матэрыял на аснове PbTiO3.
PbTiO3 (называецца PT) п'езаэлектрычныя матэрыялы шырока выкарыстоўваюцца ў вырабе высокачашчынных і высокатэмпературных п'езаэлектрычных керамічных кампанентаў. У цяперашні час на гэтым матэрыяле праводзяцца некаторыя даследаванні, у асноўным у падрыхтоўцы нанапарашка PbTiO3, уключаючы вытворчасць сыравіны, метады вытворчасці і вытворчыя працэсы. Разнастайнасць сыравіны і пастаяннае абнаўленне вытворчых працэсаў дазволілі бесперапынна палепшыць характарыстыкі PbTiO3. У цяперашні час матэрыял шырока выкарыстоўваецца ў пераўтваральніках, ультрагукавым і прамысловым неразбуральным кантролі.

3) П'езаэлектрычная кераміка.
П'езаэлектрычная кераміка - гэта штучна атрыманыя полікрышталічныя п'езаэлектрычныя матэрыялы . Развіццё тэхналогіі апрацоўкі дазволіла паменшыць памер п'езаэлектрычнай керамікі да субмікрон, так што падкладку можна зрабіць танчэйшай і з'явіцца дробназярністая п'езаэлектрычная кераміка. Гэты матэрыял павялічвае частату рашоткі і памяншае страты рашоткі, але ён таксама памяншае эфекты п'езаэлектрычнага эфекту. Развіццё нанатэхналогій палепшыла п'езаэлектрычны эфект дробназярністай п'езаэлектрычнай керамікі, і яе п'езаэлектрычны эфект параўнальны з эфектам крупнозерністой п'езаэлектрычнай керамікі. У цяперашні час даследаванне і распрацоўка п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў выклікае заклапочанасць ва ўсіх краінах.

4) Высокополимерные кампазіты.
Даследаванні п'езаэлектрычных палімерных кампазітаў пачаліся ў пачатку 1970-х гадоў. З пункту гледжання выкарыстання п'езаэлектрычныя палімеры можна класіфікаваць на п'езаэлектрычныя пластмасы, п'езаэлектрычныя каўчукі, п'езаэлектрычныя смалы, п'езаэлектрычныя высокапалімерныя кампазіты і сінтэтычныя поліпептыды. П'езаэлектрычныя пластыкі заснаваны на сінтэтычных або натуральных п'езаэлектрычных палімерах, якія можна фармаваць падчас апрацоўкі, у той час як прадукт можа ў канчатковым выніку падтрымліваць пастаянную форму п'езаэлектрычнага палімера. П'езаэлектрычны каўчук - агульны тэрмін для высокаэластычных п'езаэлектрычных палімераў. Увогуле, усе п'езаэлектрычныя палімеры з вялікім падаўжэннем, трываласцю на разрыў і пругкасцю ў дыяпазоне тэмператур ад -130 °C да 150 °C прэсуюцца ў апрацаваны п'езаэлектрычны палімер. Электрычную гуму, у прыватнасці, можна падзяліць на п'езаэлектрычную сіліконавую гуму, п'езаэлектрычны фторкаўчук і гэтак далей. П'езаэлектрычная смала - гэта паўцвёрды, цвёрды або псеўдацвёрды аморфны п'езаэлектрычны палімер, празрысты або напаўпразрысты, п'езаэлектрычная п'езаэлектрычная смала, такая як нейлон-11, аморфны палярны пераменны супалімер цыяніду - вінілацэтату, поліпрапілена, полікарбаната і таму падобнае. Затым быў распрацаваны п'езаэлектрычны высокапалімерны кампазітны матэрыял, які складаецца з двух ці больш розных п'езаэлектрычных матэрыялаў шляхам фізічнага змешвання або хімічнай прышчэпкі і г.д., якія з'яўляюцца «даўжынёй у даўжыню» і маюць лепшыя характарыстыкі, чым любы з іх. Часцей выкарыстоўваецца матэрыял, эпаксідная смала PZT, кераміка-палімерны п'езаэлектрычны матэрыял. Для п'езаэлектрычных палімераў няма строгіх абмежаванняў, незалежна ад таго, паходзяць яны з складу матэрыялу або формы гатовага прадукту.

3 Прымяненне п'езаэлектрычнага эфекту
Тэхналогія п'езаэлектрычнага эфекту шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці розных пераўтваральнікаў, выканаўчых механізмаў і датчыкаў. Тыповым прыкладам прымянення п'езаэлектрычных эфектаў у пераўтваральніках з'яўляецца прымяненне затрымкі часу электрычнага сігналу. У мінулым лінія затрымкі, створаная лініяй перадачы, мела вялікі аб'ём, і страта сігналу падчас перадачы была вялікай. П'езаэлектрычны пераўтваральнік прымацаваны да перадаючага і прыёмнага пераўтваральнікаў на цвёрдым носьбіце, і электрычны сігнал перадаецца праз зваротны п'езаэлектрычны эфект. Сігнал пераўтворыцца ў акустычны сігнал і распаўсюджваецца ў цвёрдым асяроддзі. Праз некаторы час гукавы сігнал пераўтворыцца ў электрычны сігнал прыёмным пераўтваральнікам праз станоўчы п'езаэлектрычны эфект, і задача затрымкі сігналу выканана. Паколькі хуткасць гукавых хваль у цвёрдым асяроддзі на пяць парадкаў меншая, чым хуткасць электрамагнітнай хвалі, затрымка сігналу можа быць дасягнута толькі з невялікім цвёрдым асяроддзем. Лінія затрымкі, вырабленая п'езаэлектрычным пераўтваральнікам, мае невялікі аб'ём, малы вага, стабільную працу і да т.п. і адносна простая ў вытворчасці. З выкарыстаннем зваротнага п'езаэлектрычнага эфекту можна зрабіць розныя прывады. П'езаэлектрычныя прывады можна падзяліць на драйверы жорсткага перамяшчэння і рэзанансныя драйверы перамяшчэння ў залежнасці ад розных метадаў кіравання. П'езаэлектрычныя прывады не патрабуюць механізму перадачы і дасягаюць высокай дакладнасці кіравання перамяшчэннем. У той жа час, хуткасць рэакцыі высокая, няма механічнага разрыву анастамозу, можа быць рэалізаваны кантроль зрушэння з напругай, а выхад магутнасці вялікі, а энергаспажыванне нізкае. Кітай дасягнуў выдатных вынікаў у гэтай галіне, такіх як п'езаэлектрычныя ультрагукавыя рухавікі, мікраробаты і малюсенькія захопы. Розныя датчыкі могуць быць выраблены з выкарыстаннем п'езаэлектрычнага эфекту, напрыклад, п'езаэлектрычныя датчыкі ціску, ультрагукавыя датчыкі і п'езаэлектрычныя датчыкі паскарэння.

П'езаэлектрычныя акселерометры характарызуюцца сваёй простай канструкцыяй, невялікімі памерамі, малым вагой і доўгім тэрмінам службы. Яны шырока выкарыстоўваюцца для вымярэння вібрацыі і ўдараў самалётаў, аўтамабіляў, караблёў, мастоў і будынкаў, асабліва авіяцыі, і маюць асаблівы статус у галіне аэракасмічнай прамысловасці. П'езаэлектрычныя датчыкі таксама могуць быць выкарыстаны для вымярэння ціску ўнутранага гарэння і вакууму, а таксама выкарыстоўваюцца ў ваеннай прамысловасці і біямедыцынскіх вымярэннях. Акрамя таго, тэхналогія п'езаэлектрычных вымярэнняў таксама можа быць выкарыстана для вырабу розных вымяральных прыбораў, такіх як п'езаэлектрычны гіраскоп і п'езаэлектрычны расходомер, а таксама дыскрымінатараў, п'езаэлектрычных асцылятараў, трансфарматараў, фільтраў і г.д., якія вырабляюцца ў вытворчасці, быце, навуковых даследаваннях і нацыянальнай абароне. п'езадыск

З яго унікальнымі перавагамі, п'езаэлектрычны эфект Тэхналогія керамічных пераўтваральнікаў HIFU шырока выкарыстоўваецца ва ўмовах растучага попыту на энергію. У гэтым артыкуле п'езаэлектрычныя матэрыялы прадстаўлены з чатырох аспектаў: п'езаэлектрычны крышталь, п'езаэлектрычны матэрыял PbTiO3, п'езаэлектрычная кераміка і высокапалімерны кампазіт. Даецца прымяненне гэтай тэхналогіі ў пераўтваральніках, выканаўчых механізмах і датчыках. Я веру, што развіццё п'езаэлектрычных тэхналогій прынясе нам лепшае заўтра. Для забеспячэння якасці будаўніцтва і зніжэння колькасці няшчасных выпадкаў падчас будаўніцтва. Укараненне новых тэхналогій у будаўнічы працэс можа не толькі палепшыць якасць будаўніцтва, але і павысіць бяспеку будаўнічага працэсу, напрыклад, выкарыстанне тэхналогіі онлайн-тэставання абсталявання.

4) Узмацніць абслугоўванне будаўнічай тэхнікі.
Пры працяглым выкарыстанні электраэнергетычнага будаўнічага абсталявання на яго паўплываюць прамысловае забруджванне і забруджванне навакольнага асяроддзя. Каб паменшыць гэтыя наступствы, перад будаўніцтвам неабходна адпаведным чынам падрыхтавацца. Напрыклад, папярэдняя каразійная апрацоўка ізаляваных правадоў перад будаўніцтвам або выбар ізалятараў з моцнай здольнасцю супраць забруджвання, а таксама рэгулярнае тэхнічнае абслугоўванне і абслугоўванне абсталявання.