Aplikace piezoelektrické keramiky v nových oborech(1)

Od doby, kdy bratři Curieové v roce 1880 objevili piezoelektrický efekt turmalínu, historie piezoelektrické keramiky začala od křemene a BaTiO3, keramika hrála důležitou roli v historii piezoelektrik. Po objevu piezoelektrické keramiky PZT se však rychlost nanášení piezoelektrické keramiky značně zrychlila a aplikace piezoelektrické keramiky nabyla nové situace.

Piezoelektrická keramika jsou funkční keramické materiály, které na sebe přeměňují mechanickou energii a elektrickou energii a mají piezoelektrický efekt. Takzvaný piezoelektrický jev označuje jev, že polarizace (nebo elektrické pole) je vyvolána napětím nebo napětí (nebo napětí) je indukováno elektrickým polem. První je pozitivní piezoelektrický jev a druhý je negativní piezoelektrický efekt. Elektrický efekt. Zatím tento piezoelektrický jev piezoelektrický trubicový snímač se používá v mnoha oblastech úzce souvisejících s lidskými životy, včetně průmyslu, armády, lékařství a každodenního života. Je vidět, že výzkum piezoelektrické keramiky má velký význam. S příchodem nových postupů a nových materiálů se piezoelektrická keramika každým dnem mění. Tento článek popisuje některé nové aplikace piezoelektrické keramiky. široké použití piezoelektrické keramiky jsou široce používány. Obecně jej lze rozdělit na frekvenční řízení, snímací převodník a optoelektronická zařízení. piezoelektrická keramická zařízení pro řízení frekvence zahrnují filtry, rezonátory a zpožďovací linky. Tato zařízení se používají ve sledovacích obvodech, mikropočítačích a zpožďovacích obvodech barevné televize. Piezoelektrické keramické desky (piezoelektrické vibrátory) generují mechanické vibrace o určité frekvenci působením vnějšího střídavého napětí. Obecně je amplituda takové vibrace malá, ale když je frekvence aplikovaného napětí stejná jako frekvence přirozené mechanické vibrace piezoelektrického vibrátoru, dojde k rezonanci a amplituda se značně zvýší. V tomto okamžiku střídavé elektrické pole generuje napětí inverzním piezoelektrickým jevem a napětí generuje proud pozitivním piezoelektrickým jevem.

Piezoelektrická zařízení jsou široce používána nejen v průmyslových a civilních výrobcích, ale také ve vojenských aplikacích. Například, piezo keramický měnič se k zapalování používá již dlouhou dobu. V roce 1969 Čína použila piezoelektrické materiály na piezoelektrické pojistky, vybavené novými 40 raketami, a zahájila sériovou výrobu. Maximální roční produkce přesáhla 3 miliony kusů a kumulativní produkce za 103 let byla více než 20 milionů kusů. Existuje téměř 103 druhů, které se používají hlavně v pancéřových střelách. Další důležité oblasti, jako je radar, vojenská komunikační a navigační zařízení, vyžadují velké množství piezokeramických filtrů a piezoelektrických SAW filtrů. Jak nedávno upozornila americká společnost zabývající se technologií a hodnocením trhu ve zprávě Tamar, piezoelektrické filtry jsou základní součástí, které lidé věnují malou pozornost, ale bez nich jsou důležité. Moderní komunikační, navigační a obranná zařízení nebudou fungovat. Tato zásadní role piezoelektrického filtru vytvořila obrovský trh a jeho aplikace se stále rozšiřuje. Vezměte si můj případ jako příklad. Po mnoho let vyvíjel a vyráběl mnoho typů piezoelektrických keramických filtrů, piezoelektrických SAW filtrů, zpožďovacích linek SAW a vibrátorů; vyvinul a vyrobil různé typy piezoelektrických akcelerometrů, piezoelektrických gyroskopů a tlakových elektrických sklonoměrů atd., které byly široce používány ve vojenských a civilních aplikacích.

2 nová zařízení a nové aplikace

Typické použití těchto nových keramických pohonů zahrnuje lineární pohony, pístová a dutinová čerpadla, spínače, reproduktory, tlakoměry, vibrátory, vodní trysky a přijímače, optické deflektory, relé, zařízení pro snížení a odečítání vibrací a inteligentní systémy. Zejména mramorové a kupolové pohony mají velký potenciál v automobilovém průmyslu, lze je použít jako snímače a komponenty tlumičů, spínací prvky ventilů. Mramorový pohon se používá v aplikacích, kde je malá velikost a rychlá odezva. Úspěšně se používá v optických skenerech. Úložný disk s vysokou hustotou paměti. Dalším možným využitím aktuátoru korálkového typu, jako je CDROM mechanika a magneticko-optická paměťová paměťová mechanika, je jeho přesné polohování pro transport. Mramorové a kupolové pohony lze také použít v hydrofonech, akcelerometrech a aeroakustických převodnících. Funkce pro různé typy piezo keramických aktuátorů. Piezoelektrické a elektrostrikční keramické aktuátory lze rozdělit na zařízení s pevným posuvem a zařízení s rezonančním posuvem. Zařízení s rezonančním posuvem je střídavé napětí generované buzením střídavým elektrickým polem na mechanické rezonanční frekvenci, jako je piezoelektrický ultrazvukový motor. S cílem nahradit běžný elektromagnetický motor. Výzkumníci vynaložili mnoho úsilí na vývoj vysoce výkonných ultrazvukových motorů. Ultrazvukové motory se vyznačují 'nízkou rychlostí a vysokým točivým momentem', což je v přímém kontrastu s vysokou rychlostí a malým točivým momentem elektromagnetických motorů.

Ultrazvukový motor, který je v současné době ve vývoji, má typ stojaté vlny a typ stojaté vlny s přenosovou vlnou, který se také nazývá typ vibrační spojky. Vibrační člen je připojen k piezoelektrickému aktuátoru pro vytvoření horizontálního eliptického pohybu od konce. Obecně má typ stojatých vln vysokou účinnost, ale chybí zde pozitivní a negativní problémy s řízením směru hodin. Nyní byl vyvinut lineární ultrazvukový motor, který kombinuje více vrstev piezoelektrických ovladačů a kovových nohou ve tvaru ladičky. Protože je mechanická rezonanční frekvence mezi dvěma nohami mírně odlišná, lze obě nohy ovládat změnou budicí frekvence. Fázový rozdíl mezi ohybovými vibracemi. Jeho posuvný pohyb je podobný, jako když kůň používá přední a zadní nohy. Při provozu s napětím 6 V 98 kHz má zkušební motor o velikosti 20 mm × 20 mm × 5 mm maximální rychlost 20 m/s, maximální tažnou sílu 2 N a maximální účinnost 20 % (ovládaný výkon 0,7 W). Tento motor byl použit na precizních xY platformách.