Nyheder

Du er her: Hjem / Nyheder / Grundlæggende om piezoelektrisk keramik / Anvendelse af piezoelektrisk keramik på de nye områder(1)

Anvendelse af piezoelektrisk keramik på de nye områder(1)

Visninger: 1 Forfatter: Webstedsredaktør Udgivelsestid: 16-09-2019 Oprindelse: websted

Spørge

Siden Curie-brødrene opdagede den piezoelektriske effekt af turmalin i 1880, begyndte historien om piezoelektrisk keramik fra kvarts og BaTiO3, keramik har spillet en vigtig rolle i piezoelektrisk historie. Efter opdagelsen af PZT piezoelektrisk keramik er hastigheden af påføring af piezoelektrisk keramik imidlertid blevet stærkt accelereret, og anvendelsen af piezoelektrisk keramik har taget en ny situation.

Piezoelektrisk keramik er funktionelle keramiske materialer, der omdanner mekanisk energi og elektrisk energi til hinanden og har en piezoelektrisk effekt. Den såkaldte piezoelektriske effekt refererer til det fænomen, at polariseringen (eller det elektriske felt) induceres af spænding eller spændingen (eller belastningen) induceres af det elektriske felt. Førstnævnte er en positiv piezoelektrisk effekt, og sidstnævnte er en negativ piezoelektrisk effekt. Elektrisk effekt. Indtil videre er denne piezoelektriske effekt af piezoelektrisk rørtransducer er blevet anvendt på mange områder, der er tæt forbundet med menneskers liv, herunder industrielt, militært, medicinsk og dagligdags liv. Det kan ses, at forskningen i piezoelektrisk keramik er af stor betydning. Med fremkomsten af nye processer og nye materialer ændrer piezoelektrisk keramik sig for hver dag, der går. Dette papir beskriver nogle nye anvendelser af piezoelektrisk keramik. bred anvendelse af piezoelektrisk keramik er meget udbredt. Generelt kan det opdeles i frekvensstyring, transducerføling og optoelektroniske enheder. piezoelektriske keramiske frekvensstyringsenheder omfatter filtre, resonatorer og forsinkelseslinjer. Disse enheder bruges i tracker-, mikrocomputer- og farve-tv-forsinkelseskredsløbene. Piezoelektriske keramiske plader (piezoelektriske vibratorer) genererer mekanisk vibration ved en bestemt frekvens under påvirkning af en ekstern vekselspænding. Generelt er amplituden af en sådan vibration lille, men når frekvensen af den påførte spænding er den samme som den naturlige mekaniske vibrationsfrekvens for den piezoelektriske vibrator, forårsages resonans, og amplituden øges kraftigt. På dette tidspunkt genererer det vekslende elektriske felt spænding ved den omvendte piezoelektriske effekt, og belastningen genererer en strøm ved den positive piezoelektriske effekt.

Piezoelektriske enheder er meget udbredt, ikke kun i industrielle og civile produkter, men også i militære applikationer. f.eks. piezo keramiske transducere har været brugt til tænding i lang tid. I 1969 brugte Kina piezoelektriske materialer på piezoelektriske sikringer, udstyret med nye 40 raketter, og begyndte masseproduktion. Den maksimale årlige produktion oversteg 3 millioner stykker, og den kumulative produktion i 103 år var mere end 20 millioner stykker. Der er næsten 103 varianter, hovedsageligt brugt i panserbrydende projektiler. Andre vigtige områder, såsom radar, militær kommunikation og navigationsudstyr, kræver et stort antal piezokeramiske filtre og piezoelektriske SAW-filtre. Som det amerikanske teknologi- og markedsevalueringsfirma for nylig påpegede i Tamar-rapporten, er piezoelektriske filtre en grundlæggende komponent, som folk er lidt opmærksomme på, men som er vigtige uden dem. Moderne kommunikations-, navigations- og forsvarsudstyr vil ikke fungere. Denne vigtige rolle som piezoelektrisk filter har dannet et enormt marked, og dets anvendelse fortsætter med at udvide. Tag min sag som eksempel. Udviklet og produceret mange typer af piezoelektriske keramiske filtre, piezoelektriske SAW-filtre, SAW-forsinkelseslinjer og vibratorer i mange år; udviklet og produceret forskellige typer af piezoelektriske accelerometre, piezoelektriske gyroer og trykelektriske inklinometre osv., som er blevet meget brugt i militære og civile applikationer.

2 nye enheder og nye applikationer

Nye piezoelektriske aktuatorer med høj forskydning er blevet brugt i stigende grad siden opfindelsen af piezoelektriske aktuatorer, især flerlags piezoelektriske aktuatorer, især i præcisionspositionering. Flerlags piezoelektriske aktuatorer er blevet meget brugt i udlandet i brændstofindsprøjtningssystemer og affjedringssystemer. Det er velkendt, at teknikker til forskydning af piezoelektrisk keramik eller elektrostriktiv piezokeramik indbefatter en bøjningsblodspændingskompositstruktur, en enkelt wafer og en dobbelt waferstruktur. Imidlertid har hver af disse teknologier tilsvarende begrænsninger med hensyn til størrelse, masse, maksimal forskydning og bæreevne. Der er udviklet en ny keramisk aktuator i ét stykke, som opnår meget høj aksial forskydning (1000 μm) og kan modstå moderate tryk på cirka 0,6 MPa). Den unikke struktur af denne keramiske aktuator, kaldet 'rød' (sammensat af et reducerende lag og et internt forskudt oxidlag), giver den en spændings-belastningskarakteristik, der er bredere end andre strukturelle områder. 'regn' strukturen kan fremstilles ved atmosfæresintring og varmpresning af keramik, især PLZT piezoelektrisk og elektrostriktiv keramik. For eksempel 2/53/47 (La/Zr/Ti). 5,5/56/44, 8 6/65/35 og 8/70/30. Aydin Dogan og andre ved International Actuator and Transducer Center ved University of Pennsylvania har udviklet marmor- og kuppelaktuatorer. Kuppelaktuatoren består af et cylindrisk piezoelektrisk keramisk element mellem to keglestubformede metalhætter, som udviser en forskydning på 40 gange den for en keramisk komponent af samme størrelse og en effektiv piezoelektrisk ladningskoefficient. Omkring 40 gange PZT selv.

Typiske anvendelser for disse nye keramiske aktuatorer omfatter lineære aktuatorer, stempel- og hulrumspumper, kontakter, højttalere, trykmålere, vibratorer, vandstråler og modtagere, optiske deflektorer, relæer, støjreduktion og subtraktion vibrationsenheder og intelligente systemer. Især marmor- og kuppelaktuatorer har et stort potentiale i bilindustrien, de kan bruges som sensorer og spjældkomponenter, koblingselementer på ventiler. Marmoraktuatoren bruges i de applikationer, hvor størrelsen er lille, og responsen er hurtig. Det er blevet brugt med succes i de optiske scannere. hukommelsesdrev med høj tæthed. En anden mulig anvendelse af en aktuator af perletypen, såsom et CDROM-drev og et magnetisk-optisk hukommelseslagerdrev, er dens præcise positionering til transport. Marmor- og kuppelaktuatorerne kan også bruges i hydrofoner, accelerometre og aeroakustiske transducere. Funktioner til forskellige typer piezokeramiske aktuatorer. Piezoelektriske og elektrostriktive keramiske aktuatorer kan opdeles i stive forskydningsanordninger og resonansforskydningsanordninger. Resonansforskydningsanordningen er en vekslende belastning genereret af en excitation af et elektrisk vekselfelt ved en mekanisk resonansfrekvens, såsom en piezoelektrisk ultralydsmotor. For at erstatte den almindelige elektromagnetiske motor. Forskere har gjort mange anstrengelser for at udvikle ultralydsmotorer med høj effekt. Ultralydsmotorer er kendetegnet ved 'lav hastighed og højt drejningsmoment', hvilket står i direkte kontrast til elektromagnetiske motorers høje hastighed og lille drejningsmoment.

Ultralydsmotoren i øjeblikket under udvikling har en stående bølgetype og en transmissionsbølgetype stående bølgetype, som også kaldes en vibrationskoblingstype. Det vibrerende element er koblet til den piezoelektriske aktuator for at frembringe en vandret elliptisk bevægelse fra enden. Generelt har den stående bølgetype høj effektivitet, men der er mangel på positive og negative urretningskontrolproblemer. Nu er der udviklet en lineær ultralydsmotor, der kombinerer flere lag af piezoelektriske aktuatorer og stemmegaffelformede metalben. Da den mekaniske resonansfrekvens mellem de to ben er lidt anderledes, kan de to ben styres ved at ændre kørefrekvensen. Faseforskellen mellem bøjningsvibrationerne. Dens glidende bevægelse svarer til hestens brug af for- og bagben. Når den drives med en 6 V spænding på 98 kHz, har testmotoren med en størrelse på 20 mm × 20 mm × 5 mm en maksimal hastighed på 20 m/s, en maksimal trækkraft på 2 N og en maksimal virkningsgrad på 20% (aktueret effekt på 0,7 W). Denne motor er blevet brugt på præcisions xY platforme.

Transmissionstilstanden (overfladebølgetype) kombinerer to slags stående bølger med to slags 90° faseforskelle på tid og rum, og har den fordel, at både fremadgående og tilbagegående rotationsretninger er kontrollerbare. Ved hjælp af transmissionens elastiske kraft genereret af piezoelektriske keramiske plader , den ringformede skyder, som er i kontakt med den elastiske bølgeoverflade, der er klæbet til det piezoelektriske legeme, drives fra to retninger ved at ændre sinus- og cosinusspændingsindgangene. En anden fordel er, at strukturen er meget tynd, hvilket gør den velegnet til brug som autofokusenhed i et kamera. Canons 'EOS' kameraserie 80 er blevet udstyret med en ultralydsmotormekanisme.