Aplikace vysokoteplotních piezoelektrických keramických materiálů

1) Stav výzkumu vysokoteplotních piezoelektrických keramických materiálů: SiO2 je jedním z prvních piezoelektrických materiálů používaných v zařízeních. Díky své stabilní rezonanční frekvenci a dobré teplotní stabilitě je široce používán při řízení výroby a řízení všech komunikačních systémů. V součástkách, jako jsou hodiny, mikroprocesory atd. Citrát olovnatý vizmutitý (PN) má strukturu wolframového bronzu, nízkou hodnotu mechanického faktoru kvality (Qm), vysoký poměr d33 k d31 a je široce používán v nedestruktivním testování (NDT) a v lékařských diagnostických oborech. Niobičnan lithný (LiNb03) a niobitan lithný (LiTaO3) mají podobnou strukturu a výkon a jsou často označovány jako krystaly se strukturou typu niobátu lithného. S dobrou piezoelektřinou, pyroelektřinou, feroelektrikou, elektrooptickými a nelineárními optickými vlastnostmi se široce používá k výrobě vysokoteplotních převodníků, filtrů, pyroelektrických infračervených detektorů, laserových modulátorů a řady funkčních zařízení, jako jsou násobiče frekvence.

2)Piezoelektrická keramika je vlastně polarizovaná feroelektrická keramika s piezoelektrickým efektem, což je piezokeramický materiál piezoválcový keramický měnič se vzájemnou přeměnou mechanické energie a elektrické energie. Pomocí piezoelektrické keramiky k přeměně vnějších sil na elektrickou energii lze vyrobit piezoelektrické zapalovače, mobilní rentgenové napájecí zdroje a rozbušky projektilů; piezoelektrickou keramiku lze použít k přeměně ultrazvukové energie na ultrazvukové vibrace, pomocí kterých lze zjistit polohu podvodních ryb. A tvar, nedestruktivní testování kovu, ultrazvukové čištění mohou být také vyrobeny do různých ultrazvukových řezaček, svařovacích zařízení a páječek, zpracování plastů a dokonce i kovů. Piezoelektrická keramika je velmi citlivá a dokáže převést extrémně slabé mechanické vibrace na elektrické signály. Citlivost dokáže dokonce vnímat vyrušení létajícího hmyzu mávajícího křídly na více než deset metrů. Může být použit pro sonarové systémy, meteorologickou detekci, environmentální telemetrii, předpověď zemětřesení.

3) Piezoelektrické polymery piezoelektrických kotoučových keramických měničů jsou považovány za ideální materiály pro robotické senzory. Vyznačuje se odolností proti opotřebení, nízkou hmotností, vysokou citlivostí, nízkou akustickou impedancí, snadnou fixací na složité povrchy, nízkou cenou a širokým frekvenčním pásmem. Mezi senzory, které využívají piezoelektrické funkce, patří dotykové senzory, senzory zrychlení a senzory přiblížení (snímače vzdálenosti). Mezi senzory, které využívají pyroelektrické funkce, patří senzory přiblížení (bezpečnostní senzory), kontaktní senzory (distribuované), senzory pro identifikaci materiálu a infračervené kamery.

4) Aplikace kompozitních materiálů z piezoelektrických vláken má strukturální redukci vibrací, kompozitní materiály z piezoelektrických vláken lze navrhnout ze snímače a aplikovat na identifikaci frekvenční odezvy paprsku. Tento materiál se používá v systému tlumení vertikální ocasní plochy letounu za účelem potlačení vibrací vznikajících během letu a pro testování výkonu piezoelektrického vláknitého kompozitu při aktivním řízení vibrací ocasní plochy. Výsledky testů ukazují, že materiál má dobrý snímací a jízdní výkon a tlumicí účinek je lepší než u piezokeramických měničů.

5) Aplikace ultrazvukového válcového keramického měniče v samonapájecí technologii mikroelektronických zařízení. Vzhledem k jedinečným charakteristikám elektromechanické přeměny piezoelektrických materiálů mnoho energetických harvestorů používá piezoelektrické materiály (prvky) jako komponenty pro přeměnu energie a výstupní komponenty. Sloučením s jinými materiálovými mechanismy mohou piezoelektrické materiály také převádět jiné formy energie než mechanickou energii na výstup elektrické energie pro různé formy získávání energie. Piezoelektrické materiály v pružných strukturách jsou díky svým jedinečným vlastnostem široce používány při vibracích, měření a řízení se vzrůstající rychlostí. Na straně snímání a řízení inteligentních struktur s integrovaným systémem na straně řízení jsou použity piezoelektrické materiály. Přesné monitorování odezvy flexibilní struktury lze snadno získat, takže ji lze efektivně řídit.

6) Piezoelektrický transformátor je polovodičové elektronické zařízení založené na piezoelektrickém jevu. Využívá pozitivní piezoelektrický efekt a inverzní piezoelektrický efekt piezoelektrického keramického materiálu k dokončení vzájemné přeměny mezi mechanickou energií a elektrickou energií a realizaci přeměny vysokého a nízkého napětí. Jednou z nejtypičtějších aplikací piezoelektrických transformátorů je pohon CCFL (zářivka se studenou katodou). DC-DC měnič je mnohem lehčí než tradiční elektromagnetický transformátor a hustotu energie a účinnost lze výrazně zlepšit. Elektrický transformátor má výhody vysoké hustoty výkonu, vysoké proudové izolace, nízkého elektromagnetického rušení atd. a může v některých aplikačních oblastech nahradit elektromagnetický transformátor. Plně využít jeho předností, nejenom lze realizovat miniaturizaci měniče, ale také vyřešit existenci ve výkonové elektronice. Problémy s elektromagnetickým rušením (EMI).

7) Piezoelektrické aktuátory jsou zařízení, která využívají mechanické inverzní efekty k vytvoření mechanických pohonů nebo ovládání. Vzhledem k tomu, že ultrazvukové polarizované piezoměniče mají výhody rychlé odezvy, vysoké přesnosti a odolnosti proti rušení, má řídicí a ovládací zařízení vytvořené piezoelektrickým tělem jednoduchou strukturu a rychlou reakci. V současnosti vyvinuté piezoelektrické řídicí a řídicí zařízení obsahuje především ultrazvukový motor a precizní atd. a bylo úspěšně použito v mnoha oblastech, jako je obrana, biomedicína a optoelektronika.

Role piezoelektrických materiálů v inteligentních materiálových systémech, jako jsou piezokeramické aktuátory, které lze také použít jako senzory v inteligentních materiálových systémech a strukturách. Protože piezoelektrická keramika a piezoelektrické polymery jsou měřitelné elektrické signály pro aplikovaná napětí. Důležitou aplikací piezoelektrických vláken je výroba piezoelektrických vláknových kompozitů (PFC), které jsou kombinací snímání a řízení. Adaptivní struktura systémů a struktur inteligentních materiálů je jednou z vlastností, kterou lze přizpůsobit. Jedná se o realizaci strukturálního tvaru a řízení vibrací. To je životně důležité pro letectví a kosmické lodě. Kompozity z piezoelektrických vláken (PFC) poskytují dobrý materiál pro adaptivní struktury. Kromě aplikací pro snížení tlumeného hluku, aby se dosáhlo miniaturizace snímačů a ovladačů a aby se vytvořily složité tvary, je žádoucí začlenit technologie v polovodičovém průmyslu, jako je litografie. Aby bylo možné litografii snadno provádět na piezoelektrických diskových prvcích, je možné začlenit polymerní materiál, který lze snadno opravit ultrafialovými paprsky, do procesu odlévání keramické pásky, který lze použít v keramické laminátové struktuře připravené systémem inteligentních materiálů. Kombinaci snímacích a řídicích funkcí s řídicím systémem lze použít k ukládání elektronického keramického filmu na křemíkový integrovaný obvod.

Piezoelektrické materiály byly široce používány v informačních, biologických, vojenských a nových energetických oborech. S rozvojem moderní vědy a technologie, neustálým zlepšováním technologie piezoelektrických materiálů se věří, že piezoelektrické materiály se rozšíří do všech koutů každodenního života lidí. Navíc technologie přípravy a vývoj aplikací piezoelektrických materiálů bude i nadále horkým tématem zájmu.