П'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы - гэта функцыянальныя матэрыялы, якія ажыццяўляюць пераўтварэнне механічнай энергіі ў электрычную (2)

Гидротермальная падрыхтоўка тоўстых плёнак мае мноства пераваг:

① Гэты працэс завяршаецца ў вадкай фазе адначасова, і не патрабуецца наступная тэрмічная апрацоўка крышталізацыі, што дазваляе пазбегнуць такіх дэфектаў, як расколіны, укрупненне збожжа, рэакцыі з падкладкай або атмасферай, якія могуць быць прычынай падчас працэсу тэрмічнай апрацоўкі;
②Неарганічныя рэчывы выкарыстоўваюцца ў якасці папярэднікаў, а вада выкарыстоўваецца ў якасці рэакцыйнай асяроддзя, сыравіна лёгка даступная, кошт падрыхтоўкі плёнкі зніжаецца, а забруджванне навакольнага асяроддзя менш;
③ Абсталяванне простае, а тэмпература гідратэрмальнай апрацоўкі нізкая, што дазваляе пазбегнуць узаемнай дыфузіі кампанентаў плёнкі і падкладкі да і пасля гідратэрмальнай апрацоўкі. Атрыманая плёнка мае высокую чысціню і добрую аднастайнасць. Акрамя таго, калі гэты метад выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі тоўстых плёнак, тоўстыя плёнкі можна наносіць на паверхні падкладкі рознай складанай формы. Атрыманыя тоўстыя плёнкі маюць некаторыя перавагі спантаннай палярызацыі, нізкага гістарэзісу і добрай сувязі з падкладкамі. У цяперашні час гэты метад прыцягвае ўсё больш увагі.

6. Метад электрафарэтычнага асаджэння
Электрафарэтычнае асаджэнне (EPD) адносіцца да дысперсіі падрыхтаванага дробнага парашка з тым жа складам, што і тоўстая плёнка ў завісі, з адукацыяй завісі з рознымі канцэнтрацыямі крышталь п'езаэлектрычнай пласціны . Значэнне pH завісі даводзяць кіслотна-шчолачнай растворам. Стабільная завісь атрымліваецца з дапамогай ультрагукавой дысперсіі і магнітнага мяшання, і пад пастаянным ціскам зараджаныя часціцы накіравана перамяшчаюцца пад дзеяннем электрычнага поля, у выніку чаго атрымліваецца тоўстая плёнка пэўнай таўшчыні. Тоўстая плёнка, прыгатаваная гэтым метадам, мае такія перавагі, як простае абсталяванне, хуткае фарміраванне плёнкі, неабмежаваная форма пакрытых частак, аднастайная і кантраляваная таўшчыня плёнкі і г. д. Атрыманая тоўстая плёнка можа дасягаць дзесяткаў мікрон, а склад аднастайны і шчыльны.

Прымяненне п'езаэлектрычных тонкаплёнкавых матэрыялаў
П'езаэлектрычныя плёнкі шырока выкарыстоўваюцца дзякуючы сваім выдатным характарыстыкам. П'езаэлектрычныя тоўстыя плёнкі могуць быць выкарыстаны для вытворчасці розных мікрапрылад, такіх як мікрапомпы, ультрагукавыя рухавікі, рэзанатары, піраэлектрычныя тоўстыя плёнкавыя датчыкі, тоўстыя плёнкавыя актуатары, мікраэнергіяздымальнікі і г.д.
 
1. Гідрафон і гідралакатар.
Гідрафон з адной дыяфрагмай кампаніі General Electric з п'езаэлектрычнай плёнкай ПВДФ таўшчынёй 2,5 мкм у якасці падкладкі, іх можна выкарыстоўваць у медыцынскіх датчыках і пераўтваральніках NDE і можа выкарыстоўвацца ў дыяпазоне ад 0,5 да 50 Гц. Характарыстыка і каліброўка. Дзякуючы доўгатэрміновай стабільнасці і паўтаральнасці гэтых прылад, гэтыя характарыстыкі гідрафонаў былі выкарыстаны для распрацоўкі новага шматэлементнага прыбора. падводная сканіруючая гідраакустычная сістэма складаецца з 100 гідрафонаў на аснове PVDF для падводных ахоўных / выратавальных прылад. Сістэма выкарыстоўвае пасіўны рэжым з працоўнай частатой ад 1 да 1000 Гц. Ён таксама можа працаваць у актыўным рэжыме на трох розных частотах. Яго можна выявіць з дапамогай гэтай сістэмы. Малыя падводныя лодкі на адлегласці да 3 км таксама могуць выяўляць рухавікі на адлегласці да 600 м, а кут адхіленні складае менш за 5 мм. Нядаўняя разліковая мадэль гідрафона паказвае, што калі элемент PVDF належным чынам распрацаваны ў дэманстрацыі сістэмы, гідрафон можа выяўляць сігналы больш за 10 дБ.

2. Антыабрастанне
П'езаэлектрычны ультрагукавы пераўтваральнік мае вельмі шырокія перспектывы ў прымяненні супраць абрастання. У цяперашні час Нацыянальны інстытут даследаванняў і Універсітэт Монтрыха ў Францыі правялі даследаванні па барацьбе з абрастаннем п'езаэлектрычных плёнак. Даказана, што п'езаэлектрычная плёнка больш эфектыўная для вымярэння вібрацыі палімера ў абалонцы. Такім чынам, яго можна выкарыстоўваць для прадухілення набліжэння большасці марскіх арганізмаў, якія будуць выклікаць забруджванне судоў. Акрамя таго, Навукова-даследчы інстытут Дэлфта ў Нідэрландах распаўсюджвае атрыманыя ім высновы на больш буйныя металічныя канструкцыі, такія як корпусы гандлёвых судоў або караблёў. Паралельна па такім жа прынцыпе вывучаецца выраб антыфрызу паверхняў на самалётах.

3. Медыцына
У цяперашні час актыўна вывучаецца прымяненне PVD F ў медыцыне. У многіх краінах штогод шмат дзяцей памірае ад СВДС або іншых сіндромаў. Каб знізіць узровень раптоўнай смяротнасці немаўлят, як мінімум тры кампаніі ў Нідэрландах, Германіі і ЗША вырабляюць дыхальны манітор. Гэты манітор кладзе пад цела дзіцяці кілімок з п'езаэлектрычнай плёнкай PVDF, каб бесперапынна кантраляваць лёгкую вібрацыю, выкліканую дыханнем і сэрцабіццем (асабліва ў начны час). Праз некаторы час ён выкліча сігнал трывогі, які можа своечасова і эфектыўна прадухіліць смерць дзіцяці ад удушша.

4. Электроды.
Калі знешняя паверхня электрода пакрыта пластом п'езаэлектрычнага палімера PVDF, ён можа пераўтвараць такую ​​інфармацыю, як вібрацыя, удар, ціск, напружанне і дэфармацыя, у электрычныя сігналы. Для гэтага тыпу электрода, для квазістатычнага ўваходу ад нізкай да высокай частаты, яго выхад заўсёды можа захоўваць свае частотныя характарыстыкі, а выхад электрычнага сігналу лінейна звязаны з прыкладзеным ціскам. У той жа час гэты электрод таксама мае добрую тэмпературную стабільнасць, прыдатны для розных асяроддзяў ад -40 да 70 ℃. Дыяпазон звычайна складае ад 0,25 да 25 p C / N. Накручваючы вузкі п'езаэлектрычны ліст у круг, можна атрымаць адчувальны п'езаэлектрод са значэннем 40 p C / N.

5. Авіяцыя і навігацыя
'Партатыўная аўтаматычная сістэма дыстанцыйнага агляду', распрацаваная Sigma Research, скарочана PAR IS, з'яўляецца адным з першых сучасных прылад, якія ўвайшлі ў эру сыравіны. Гэтая сістэма спецыяльна распрацавана для інспекцыі на месцы шматслойных або кампазітных канструкцый вялікай плошчы.

Ключавы элемент п'езаэлектрычны датчык - гэта п'езаэлектрычная плёнка PVDF памерам 200 × 200 мм, якая змяшчае 1024 пераўтваральніка. Гнуткасць гэтай плёнкі вельмі добрая, і яна можа цалкам адпавядаць крывалінейнай паверхні з радыусам крывізны 4. Падключаная да яе прылада таксама мае ручной кантролер, выбаршчык даных і прыладу адлюстравання. Гэты прыёмнік мае агульнае стаўленне сігнал/шум 100 дБ і цэнтральную частату 2,5 МГц. Графіта-эпаксідныя кампазіты на самалётах або вялікіх збудаваннях на караблях можна выкарыстоўваць для зручнага тэставання. Для алюмінія і сталі ў гэтым плане ўжо атрыманы здавальняючыя вынікі. Для гэтага канкрэтнага прымянення PVDF было выяўлена, што плёнка з двухвосевай палярнасцю больш падыходзіць, чым аднавосевая.

6. Структурны маніторынг
П'езаэлектрычная плёнка PVD F таксама мае пэўнае прымяненне ў структурным маніторынгу. Было праведзена сістэматычнае даследаванне асноўных характарыстык структуры маніторынгу з п'езаэлектрычнай плёнкі PVDF, а таксама праведзены дынамічныя і статычныя выпрабаванні на рэакцыю структуры маніторынгу з п'езаэлектрычнай плёнкі PVDF. У той жа час таксама былі праведзены папярэднія даследаванні ўдарнай нагрузкі канструкцыі з выкарыстаннем п'езаэлектрычнай плёнкі PVDF. Вынікі паказваюць, што выкарыстанне п'езаэлектрычнай плёнкі PVD F можа кантраляваць ударную нагрузку на канструкцыю ў рэжыме рэальнага часу і своечасова адлюстроўваць пашкоджанне канструкцыі ад удару. Па меры таго, як прымяненне п'езаэлектрычных тонкаплёнкавых матэрыялаў становіцца ўсё больш і больш шырокім, яно будзе добра развівацца ў будучыні. Тэхналогія вытворчасці п'езаэлектрычнай тонкай плёнкі таксама будзе развівацца ў напрамку высокай эфектыўнасці, нізкай кошту і высокай якасці. Паколькі метад CVD мае лепшы ахоп, яго можна наносіць на глыбокія адтуліны, прыступкі, паглыбленні або іншыя складаныя трохмерныя формы. Акрамя таго, метад хімічнага нанясення з паравай фазы можа таксама кантраляваць стэхіаметрычныя суадносіны падрыхтаванай плёнкі ў шырокім дыяпазоне, што вельмі прыкметна ў параўнанні з іншымі метадамі.
Кошт і эксплуатацыйныя выдаткі абсталявання для хімічнага нанясення з паравай фазы адносна нізкія, яно падыходзіць для масавай і бесперапыннай вытворчасці і мае добрую сумяшчальнасць з іншымі працэдурамі апрацоўкі. Такім чынам, у будучыні выкарыстанне метаду CVD для падрыхтоўкі п'езаэлектрычных плёнак будзе добра прымяняцца, і п'езаэлектрычныя плёнкі будуць лепш выкарыстоўвацца.