Zprávy

Nacházíte se zde: Domov / Zprávy / Základy piezoelektrické keramiky / Aplikace piezoelektrických materiálů a piezoelektrických jevů

Aplikace piezoelektrických materiálů a piezoelektrických jevů

Zobrazení: 2 Autor: Editor webu Čas publikování: 24. 9. 2019 Původ: místo

Zeptejte se

Rychlý rozvoj světové ekonomiky vedl k prudkému nárůstu spotřeby energie. S vyčerpáváním neobnovitelných zdrojů energie a ochranou životního prostředí země intenzivně rozvíjejí udržitelnou čistou energii. Čistá energie, jako je světlo, vítr a sluneční energie, postupně způsobuje
Piezoelektrický efekt lze použít pro výrobu tlakové energie, protože má výhody jednoduché struktury, žádné teplo, žádné elektromagnetické rušení, žádné znečištění, snadno dosažitelná miniaturizace a integrace a se zlepšením piezoelektrických vlastností piezoelektrických materiálů. piezoelektrický kotoučový měnič a nová výkonová elektronika. Použití zařízení může splnit energetické požadavky nízkoenergetických produktů a stát se jedním z aktivních bodů současného výzkumu.
.
1 Princip piezoelektrického jevu
Při deformaci některých dielektrik vnějšími silami v určitém směru, přičemž dojde k vnitřní polarizaci, se na dvou protilehlých plochách piezokrystalu objeví kladný a záporný náboj. Tento jev se nazývá piezoelektrický jev. Piezoelektrický jev se dělí na pozitivní piezoelektrický jev a inverzní piezoelektrický jev. Takzvaný pozitivní piezoelektrický jev označuje účinek dielektrizování média působením mechanického namáhání a nabíjením povrchu. Naopak, když je elektrické pole aplikováno vně krystalu, krystal ovlivněný elektrickým polem podstoupí mechanickou deformaci, nazývanou inverzní piezoelektrický jev.

2 Klasifikace piezoelektrických materiálů
Piezoelektrické materiály zaznamenaly několik milníků v oblasti křemenných krystalů, piezoelektrické keramiky, piezoelektrických polymerů a piezoelektrických kompozitů. Stručně jsou představeny hlavní typy piezoelektrických materiálů.

1) Piezoelektrický keramický krystal.
Piezoelektrické krystaly jsou materiály používané v raném piezoelektrickém jevu, hlavně krystal křemene (SiO2), ve vodě rozpustný piezoelektrický krystal (tartrát sodnodraselný) a krystal niobátu lithného. Vzhledem ke stabilnímu výkonu piezoelektrického monokrystalu jsou náklady vysoké. Pouze pro standardní přístroje nebo snímače s vysokými požadavky na přesnost. Vývoj piezoelektrické keramické technologie postupně nahradil trend výše uvedených materiálů. V posledních letech však vědci z různých zemí udělali mnoho práce pro vývoj nových krystalických piezoelektrických materiálů. V současné době jednokrystalové piezoelektrikum Piezokeramický disk s maximem 2600pc/N a k33 až 0,95 byl vyvinut a jeho hustota akumulace energie může dosáhnout 130J/kg, což je více než 10násobek akumulační hustoty piezoelektrické keramiky. Byl proveden výzkum výrobního procesu piezoelektrických materiálů a úspěch hromadné výroby jistě rozšíří další uplatnění piezoelektrických materiálů.

2) Piezoelektrický materiál na bázi PbTiO3.
Piezoelektrické materiály PbTiO3 (označované jako PT) byly široce používány při výrobě vysokofrekvenčních a vysokoteplotních piezoelektrických keramických součástek. V současné době jsou na tomto materiálu prováděny některé výzkumy, zejména v oblasti přípravy nanoprášku PbTiO3, včetně výroby surovin, výrobních metod a výrobních postupů. Díky rozmanitosti surovin a neustálé aktualizaci výrobních procesů se výkonnost PbTiO3 neustále zlepšuje. V současné době je tento materiál široce používán v převodníkových, ultrazvukových a průmyslových nedestruktivních zkouškách.

3) Piezoelektrická keramika.
Piezoelektrická keramika je uměle vyrobený polykrystalický piezoelektrický materiál. Vývoj technologie zpracování umožnil zmenšení velikosti piezoelektrické keramiky na submikronové, takže substrát může být tenčí a objeví se jemnozrnná piezoelektrická keramika. Tento materiál zvyšuje frekvenci pole a snižuje ztráty pole, ale také snižuje účinky piezoelektrického jevu. Rozvoj nanotechnologie zlepšil piezoelektrický efekt jemnozrnné piezoelektrické keramiky a jeho piezoelektrický efekt je srovnatelný s piezoelektrickým efektem hrubozrnné piezoelektrické keramiky. V současnosti je výzkum a vývoj piezoelektrických keramických materiálů předmětem zájmu všech zemí.

4) Vysoce polymerní kompozity.
Výzkum piezoelektrických polymerních kompozitů začal na počátku 70. let. Z hlediska použití lze piezoelektrické polymery rozdělit na piezoelektrické plasty, piezoelektrické pryže, piezoelektrické pryskyřice, piezoelektrické vysoce polymerní kompozity a syntetické polypeptidy. Piezoelektrické plasty jsou založeny na syntetických nebo přírodních piezoelektrických polymerech, které lze při zpracování tvarovat, přičemž produkt si nakonec může zachovat konstantní tvar piezoelektrického polymeru. Piezoelektrická pryž je obecný termín pro vysoce elastické piezoelektrické polymery. Obecně platí, že piezoelektrické polymery s velkým prodloužením, pevností v tahu a pružností v teplotním rozsahu -130 ° C až 150 ° C jsou všechny lisovány ve zpracovaném piezoelektrickém polymeru. Elektrický kaučuk, konkrétně lze rozdělit na piezoelektrický silikonový kaučuk, piezoelektrický fluorkaučuk a tak dále. Piezoelektrická pryskyřice je polotuhý, pevný nebo pseudotuhý amorfní piezoelektrický polymer, transparentní nebo průsvitný, piezoelektrická piezoelektrická pryskyřice, jako je nylon-11, amorfní polární střídavý kopolymer kyanidu - vinylacetátu, polypropylenu, polykarbonátu a podobně. Poté byl vyvinut piezoelektrický vysoce polymerní kompozitní materiál, který se skládá ze dvou nebo více různých piezoelektrických materiálů prostřednictvím fyzického míchání nebo chemického roubování atd., které jsou 'od délky k délce' a mají lepší výkon než kterýkoli z nich. Častěji se používá materiál, PZT-epoxidová pryskyřice, keramický-polymerový piezoelektrický materiál. Pro piezoelektrické polymery neexistují žádná přísná omezení, ať už jsou odvozeny ze složení materiálu nebo z formy hotového výrobku.

3 Aplikace piezoelektrického jevu
Technologie piezoelektrického efektu byla široce používána při výrobě různých převodníků, akčních členů a senzorů. Typickým příkladem aplikace piezoelektrických efektů v měničích je aplikace časových zpoždění elektrického signálu. V minulosti měla zpožďovací linka vyrobená přenosovou linkou velký objem a ztráta signálu byla během přenosu velká. Piezoelektrický měnič je připojen k vysílacímu měniči a přijímacímu měniči na pevném médiu a elektrický signál je přenášen prostřednictvím inverzního piezoelektrického jevu. Signál je převeden na akustický signál a šířen v pevném prostředí. Po určité době je akustický signál přeměněn přijímacím měničem na elektrický signál prostřednictvím pozitivního piezoelektrického jevu a úloha zpoždění signálu je dokončena. Protože rychlost zvukových vln v pevném prostředí je o pět řádů nižší než u elektromagnetických vln, lze zpoždění signálu dosáhnout pouze s malým pevným médiem. Zpožďovací vedení vytvořené piezoelektrickým měničem má vlastnosti malého objemu, nízké hmotnosti, stabilního výkonu a podobně a je relativně snadno vyrobitelné. Pomocí inverzního piezoelektrického jevu lze vyrobit různé aktuátory. Piezoelektrické aktuátory lze rozdělit na pevné posuvné měniče a rezonanční posuvné měniče podle různých způsobů řízení. Piezoelektrické aktuátory nevyžadují převodový mechanismus a dosahují vysoké přesnosti řízení posuvu. Současně je rychlost odezvy vysoká, neexistuje žádná mechanická mezera v anastomóze, lze realizovat kontrolu posunu následného napětí a výkon je velký, zatímco spotřeba energie je nízká. Čína dosáhla v této oblasti vynikajících výsledků, jako jsou piezoelektrické ultrazvukové motory, mikroroboty a malá chapadla. Pomocí piezoelektrického jevu lze vyrobit různé senzory, jako jsou piezoelektrické tlakové senzory, ultrazvukové senzory a piezoelektrické senzory zrychlení.

Piezoelektrické akcelerometry se vyznačují jednoduchou konstrukcí, malými rozměry, nízkou hmotností a dlouhou životností. Jsou široce používány při měření vibrací a otřesů letadel, automobilů, lodí, mostů a budov, zejména letectví a mají své zvláštní postavení v oblasti letectví a kosmonautiky. Piezoelektrické senzory lze také použít pro měření vnitřního spalovacího tlaku a vakua a používají se ve vojenském průmyslu a biomedicínských měřeních. Kromě toho lze z piezoelektrické měřicí techniky vyrábět také různé měřicí přístroje jako piezoelektrický gyroskop a piezoelektrický průtokoměr, dále diskriminátory, piezoelektrické oscilátory, transformátory, filtry atd., které se vyrábějí ve výrobě, životě, vědeckém výzkumu a obraně státu. piezo disk

Se svými jedinečnými přednostmi, piezoelektrickým efektem Technologie keramických převodníků HIFU je široce používána v dnešní rostoucí poptávce po energii. V tomto článku jsou piezoelektrické materiály představeny ze čtyř hledisek: piezoelektrický krystal, piezoelektrický materiál PbTiO3, piezoelektrický keramický a vysoce polymerní kompozit. Je uvedena aplikace této technologie v převodnících, akčních členech a senzorech. Věřím, že rozvoj piezoelektrické technologie nám přinese lepší zítřky. Zajistit kvalitu stavby a snížit výskyt bezpečnostních havárií při výstavbě. Zavedení nových technologií do procesu výstavby může nejen zlepšit kvalitu výstavby, ale také zlepšit bezpečnost procesu výstavby, jako je použití technologie živého online testovacího zařízení.

4) Posílit údržbu stavební techniky.
Při dlouhodobém používání elektroenergetických stavebních zařízení bude ovlivněno průmyslovým znečištěním a znečištěním životního prostředí. Aby se tyto vlivy omezily, je nutné se na to před stavbou náležitě připravit. Například předkorozní úprava izolovaných vodičů před stavbou nebo výběr izolátorů se silnou schopností proti znečištění a pravidelná údržba a údržba zařízení.