Piezoelektrické keramické materiály jsou funkční materiály, které realizují přeměnu mezi mechanickou energií a elektrickou energií (2)

Hydrotermální příprava silných filmů má mnoho výhod:

① Tento proces je dokončen v kapalné fázi najednou a není vyžadováno žádné pozdější krystalizační tepelné zpracování, čímž se zabrání defektům, jako je praskání, hrubnutí zrna, reakce se substrátem nebo atmosférou, které mohou být způsobeny během procesu tepelného zpracování;
②Anorganické látky se používají jako prekurzory a jako reakční médium se používá voda, suroviny jsou snadno dostupné, náklady na přípravu filmu jsou sníženy a znečištění životního prostředí je menší;
③ Zařízení je jednoduché a teplota hydrotermální úpravy je nízká, což zabraňuje vzájemné difúzi složek filmu a substrátu před a po hydrotermální úpravě. Výsledný film má vysokou čistotu a dobrou jednotnost. Kromě toho, když se tento způsob použije k přípravě silných filmů, mohou být silné filmy naneseny na povrchy substrátů různých složitých tvarů. Výsledné tlusté filmy mají určité výhody spontánní polarizace, nízké hystereze a dobré vazby se substráty. V současnosti tato metoda přitahuje stále větší pozornost.

6. Metoda elektroforetické depozice
Elektroforetická depozice (EPD) označuje dispergování připraveného jemného prášku se stejným složením jako má tlustý film v suspenzi za vzniku suspenze s různými koncentracemi piezoelektrický deskový krystal . Hodnota pH suspenze se upraví acidobazickým roztokem. Stabilní suspenze se získává ultrazvukovou disperzí a magnetickým mícháním a za konstantního tlaku se nabíjecí částice pohybují směrově působením elektrického pole, čímž se získá silný film o určité tloušťce. Silný film připravený touto metodou má výhody jednoduchého vybavení, rychlé tvorby filmu, neomezeného tvaru pokovených dílů, rovnoměrné a kontrolovatelné tloušťky filmu atd. Výsledný silný film může dosahovat desítek mikronů, složení je jednotné a husté.

Aplikace piezoelektrických tenkovrstvých materiálů
Piezoelektrické filmy jsou široce používány díky jejich vynikajícímu výkonu. Piezoelektrické tlusté filmy lze použít k výrobě různých mikrozařízení, jako jsou mikropumpy, ultrazvukové motory, rezonátory, pyroelektrické tlustovrstvé senzory, tlustovrstvé aktuátory, mikroenergetické snímače atd.
 
1. Hydrofon a sonar
Jednomembránový hydrofon společnosti General electric s 2,5 μm tlustým substrátem PVDF, piezoelektrickým filmem a NDE lze použít jako akční a rozsah 0,5 ~ 50 Hz Charakterizace a kalibrace,Vzhledem k dlouhodobé stabilitě a opakovatelnosti těchto zařízení byly tyto charakteristiky hydrofonů využity k vývoji nového víceprvkového nástroje. podvodní skenovací sonarový systém se skládá ze 100 PVDF substrátových hydrofonů pro podvodní bezpečnostní / záchranná zařízení. Systém využívá pasivní režim s pracovní frekvencí 1 až 1 000 Hz. Může být také provozován v aktivním režimu na třech různých frekvencích. S tímto systémem to lze detekovat. Malé ponorky do vzdálenosti 3 km mohou také detekovat motory do vzdálenosti 600 m a úhlová odchylka je menší než 5 mm. Nedávný model výpočtu hydrofonu ukazuje, že pokud je prvek PVDF správně navržen v demonstraci systému, hydrofon dokáže detekovat signály nad 10 dB.

2. Antifouling
Piezoelektrický ultrazvukový měnič má velmi širokou perspektivu v aplikacích proti znečištění. V současné době provedly Národní výzkumný ústav a Univerzita v Montrichu ve Francii výzkum proti zanášení piezoelektrických filmů. Piezoelektrický film se ukázal jako účinnější pro měření vibrací polymeru ve skořápce. Proto jej lze použít k zabránění přiblížení většiny mořských organismů, které způsobí znečištění lodí. Vědecký výzkumný ústav Delft v Nizozemsku navíc rozšiřuje získané závěry na větší kovové konstrukce, jako jsou pláště obchodních lodí nebo lodí. Zároveň se na stejném principu studuje, jak vyrábět nemrznoucí povrchy na letadlech.

3. Medicína
V současné době lidé aktivně studují využití PVD F v medicíně. V mnoha zemích každý rok umírá mnoho dětí na SIDS nebo jiné syndromy. Aby se snížila náhlá úmrtnost kojenců, nejméně tři společnosti v Nizozemsku, Německu a Spojených státech vyrábějí monitor dýchání. Tento monitor umístí pod tělíčko dítěte podložku s PVDF piezoelektrickým filmem, aby nepřetržitě monitoroval mírné vibrace způsobené dýcháním a srdečním tepem (zejména v noci). Po delší době spustí alarm, který dokáže včas a účinně zabránit udušení miminka.

4. Elektrody
Pokud je vnější povrch elektrody pokryt vrstvou piezoelektrického polymeru PVDF, může převádět informace jako vibrace, náraz, tlak, napětí a napětí na elektrické signály. U tohoto typu elektrody, pro kvazistatický vstup z nízké frekvence na vysokou frekvenci, si její výstup může vždy zachovat své frekvenční charakteristiky a výstup elektrického signálu je lineárně úměrný aplikovanému tlaku. Současně má tato elektroda také dobrou teplotní stabilitu, vhodnou pro různá prostředí -40 ~ 70 ℃. Rozsah je obecně od 0,25 do 25 p C / N. Navinutím úzkého piezoelektrického plátu do kruhu lze získat citlivou piezoelektrickou elektrodu s hodnotou 40 p C / N.

5. Letectví a navigace
'Portable Automatic Remote Inspection System' vyvinutý společností Sigma Research, zkráceně PAR IS, je jedním z prvních pokročilých zařízení, která vstoupila do éry komodit. Tento systém je speciálně navržen pro in-situ kontrolu velkoplošných vrstvených nebo kompozitních konstrukcí.

Klíčovým prvkem piezoelektrický snímač je 200 × 200 mm deformovatelná PVDF piezoelektrická fólie, která obsahuje 1024 měničů. Flexibilita této fólie je velmi dobrá a zcela se vejde na zakřivený povrch s poloměrem zakřivení 4. Zařízení s ní spojené má také ruční ovladač, vzorkovač dat a zobrazovací zařízení. Tento přijímač má celkový odstup signálu od šumu 100 dB a střední frekvenci 2,5 MHz. Pro pohodlné testování lze použít grafit-epoxidové kompozity na letadlech nebo velkých konstrukcích na lodích. U hliníku a oceli již byly v tomto ohledu získány uspokojivé výsledky. Pro tuto konkrétní aplikaci PVDF bylo zjištěno, že fólie s dvouosou polaritou je vhodnější než s jednoosou polaritou.

6. Sledování struktury
Piezoelektrický film PVD F má také určité aplikace při monitorování struktury. Byla provedena systematická studie základních charakteristik monitorovací struktury piezoelektrického filmu PVDF a byl proveden test dynamické a statické odezvy struktury monitorování piezoelektrického filmu PVDF. Současně byl také proveden předběžný výzkum rázového zatížení konstrukce pomocí PVDF piezoelektrické fólie. Výsledky ukazují , že použití PVD F piezoelektrické fólie může monitorovat rázové zatížení konstrukce v reálném čase a může odrážet poškození rázem na konstrukci v čase . Vzhledem k tomu, že aplikace piezoelektrických tenkovrstvých materiálů je stále rozsáhlejší, bude v budoucnu dobře rozvinutá. Technologie výroby piezoelektrického tenkého filmu se bude také vyvíjet směrem k vysoké účinnosti, nízké ceně a vysoké kvalitě. Protože metoda CVD má lepší krytí, lze ji nanášet na hluboké díry, schody, prohlubně nebo jiné složité trojrozměrné tvary. Kromě toho může metoda chemického napařování také řídit stechiometrický poměr připraveného filmu v širokém rozmezí, což je velmi výrazné ve srovnání s jinými metodami.
Náklady a provozní náklady na zařízení pro chemické nanášení par jsou relativně nízké, což je vhodné pro hromadnou výrobu a kontinuální výrobu a má dobrou kompatibilitu s jinými zpracovatelskými postupy. Proto se v budoucnu dobře uplatní využití metody CVD k přípravě piezoelektrických filmů a piezoelektrické filmy budou lépe využity.