Nyheder

Du er her: Hjem / Nyheder / Grundlæggende om piezoelektrisk keramik / Anvendelse af piezoelektriske materialer og piezoelektriske effekter

Anvendelse af piezoelektriske materialer og piezoelektriske effekter

Visninger: 2 Forfatter: Webstedsredaktør Udgivelsestid: 24-09-2019 Oprindelse: websted

Spørge

Den hurtige udvikling af verdensøkonomien har ført til en kraftig stigning i energiforbruget. Med udtømningen af ikke-vedvarende energikilder og beskyttelsen af miljøet er landene i gang med at udvikle bæredygtig ren energi. Ren energi såsom lys, vind og solenergi forårsager gradvist
Den piezoelektriske effekt kan bruges til trykkraftproduktion, fordi den har fordelene ved simpel struktur, ingen varme, ingen elektromagnetisk interferens, ingen forurening, let at opnå miniaturisering og integration og med forbedring af piezoelektriske egenskaber af piezoelektriske materialer piezoelektrisk disktransducer og ny kraftelektronik. Brugen af enheder kan imødekomme strømkravene til lavenergiprodukter og blive et af hotspots i den nuværende forskning.
.
1 Princip for piezoelektrisk effekt
Når nogle dielektrika deformeres af ydre kræfter i en bestemt retning, mens der opstår intern polarisering, opstår positive og negative ladninger på to modsatte overflader af piezokrystallen. Dette fænomen kaldes piezoelektrisk effekt. Den piezoelektriske effekt er opdelt i en positiv piezoelektrisk effekt og en omvendt piezoelektrisk effekt. Den såkaldte positive piezoelektriske effekt refererer til effekten af mediet, der dielektriseres ved virkningen af mekanisk spænding og opladning af overfladen. Omvendt, når et elektrisk felt påføres uden for krystallen, vil den krystal, der påvirkes af det elektriske felt, gennemgå mekanisk deformation, kaldet den omvendte piezoelektriske effekt.

2 Klassificering af piezoelektriske materialer
Piezoelektriske materialer har oplevet adskillige milepæle i kvartskrystaller, piezoelektrisk keramik, piezoelektriske polymerer og piezoelektriske kompositter. De vigtigste typer af piezoelektriske materialer introduceres kort.

1) Piezoelektrisk keramikkrystal.
Piezoelektriske krystaller er de materialer, der bruges i den tidlige piezoelektriske effekt, hovedsageligt kvartskrystal (SiO2), vandopløselige piezoelektriske krystal (kaliumnatriumtartrat) og lithiumniobatkrystal. På grund af den stabile ydeevne af piezoelektrisk enkeltkrystal er omkostningerne høje. Kun til standardinstrumenter eller sensorer med høje nøjagtighedskrav. Udviklingen af piezoelektrisk keramisk teknologi har gradvist erstattet trenden med ovennævnte materialer. Men i de senere år har forskere fra forskellige lande gjort meget arbejde for udviklingen af nye krystallinske piezoelektriske materialer. På nuværende tidspunkt er en enkelt krystal piezoelektrisk Der er udviklet en piezokeramisk skive med et maksimum på 2600pc/N og en k33 på op til 0,95, og dens energilagringstæthed kan nå op på 130J/kg, hvilket er mere end 10 gange så meget som lagertætheden for piezoelektrisk keramik. Forskning i produktionsprocessen af piezoelektriske materialer er blevet udført, og succesen med masseproduktion vil helt sikkert udvide den yderligere anvendelse af piezoelektriske materialer.

2) PbTiO3 baseret piezoelektrisk materiale.
PbTiO3 (benævnt PT) piezoelektriske materialer er blevet brugt i vid udstrækning til fremstilling af højfrekvente og højtemperatur piezoelektriske keramiske komponenter. På nuværende tidspunkt er der udført nogle undersøgelser af dette materiale, hovedsageligt i fremstillingen af PbTiO3 nanopowder, herunder produktion af råmaterialer, produktionsmetoder og fremstillingsprocesser. Mangfoldigheden af råmaterialer og den løbende opdatering af fremstillingsprocesser har gjort PbTiO3's ydeevne kontinuerligt forbedret. På nuværende tidspunkt er materialet blevet meget brugt i transducer, ultralyd og industriel ikke-destruktiv test.

3) Piezoelektrisk keramik.
Piezoelektrisk keramik er kunstigt fremstillede polykrystallinske piezoelektriske materialer. Udviklingen af procesteknologi har gjort det muligt at reducere størrelsen af piezoelektrisk keramik til sub-mikron, så substratet kan gøres tyndere og finkornet piezoelektrisk keramik fremstår. Dette materiale øger array-frekvensen og reducerer array-tabet, men det reducerer også virkningerne af den piezoelektriske effekt. Udviklingen af nanoteknologi har forbedret den piezoelektriske effekt af finkornet piezoelektrisk keramik, og dens piezoelektriske effekt er sammenlignelig med den af grovkornet piezoelektrisk keramik. På nuværende tidspunkt er forskning og udvikling af piezoelektriske keramiske materialer bekymrende for alle lande.

4) Højpolymerkompositter.
Forskning i piezoelektriske polymerkompositter begyndte i begyndelsen af 1970'erne. Fra brugsperspektivet kan piezoelektriske polymerer klassificeres i piezoelektrisk plast, piezoelektrisk gummi, piezoelektrisk harpiks, piezoelektriske højpolymerkompositter og syntetiske polypeptider. Piezoelektrisk plast er baseret på syntetiske eller naturlige piezoelektriske polymerer, som kan støbes under forarbejdning, mens produktet endelig kan opretholde en konstant form af piezoelektrisk polymer. Piezoelektrisk gummi er en generel betegnelse for højelastiske piezoelektriske polymerer. Generelt presses piezoelektriske polymerer med stor forlængelse, trækstyrke og elasticitet i temperaturområdet -130 ° C til 150 ° C alle i den forarbejdede piezoelektriske polymer. Elektrisk gummi kan specifikt opdeles i piezoelektrisk silikonegummi, piezoelektrisk fluorgummi og så videre. Piezoelektrisk harpiks er en halvfast, fast eller pseudo-fast amorf piezoelektrisk polymer, gennemsigtig eller gennemskinnelig, piezoelektrisk piezoelektrisk harpiks såsom nylon-11, amorf polær alternerende copolymer af cyanid - vinylacetat, polypropylen, lignende polycarbonat, og. Derefter udvikles et piezoelektrisk højpolymer-kompositmateriale, som er sammensat af to eller flere forskellige piezoelektriske materialer gennem fysisk blanding eller kemisk podning osv., som er 'længde-til-længde' og har bedre ydeevne end nogen af dem. Et materiale, PZT-epoxyharpiks, keramisk-polymer piezoelektrisk materiale er mere almindeligt anvendt. Der er ingen strenge grænser for piezoelektriske polymerer, uanset om de er afledt af materialets sammensætning eller formen af det færdige produkt.

3 Anvendelse af piezoelektrisk effekt
Piezoelektrisk effektteknologi er blevet brugt i vid udstrækning til fremstilling af forskellige transducere, aktuatorer og sensorer. Et typisk eksempel på anvendelsen af piezoelektriske effekter i transducere er anvendelsen af elektriske signaltidsforsinkelser. Tidligere var forsinkelseslinjen fremstillet af transmissionslinjen stor i volumen, og signaltabet er stort under transmission. Den piezoelektriske transducer er fastgjort til den transmitterende transducer og den modtagende transducer på et fast medium, og det elektriske signal transmitteres gennem den omvendte piezoelektriske effekt. Signalet omdannes til et akustisk signal og forplantes i et fast medium. Efter et tidsrum konverteres det akustiske signal til et elektrisk signal af den modtagende transducer gennem den positive piezoelektriske effekt, og signalforsinkelsesopgaven er fuldført. Da lydbølgernes hastighed i et fast medium er fem størrelsesordener langsommere end for en elektromagnetisk bølge, kan signalforsinkelse kun opnås med et lille fast medium. Forsinkelseslinjen fremstillet af den piezoelektriske transducer har karakteristika for lille volumen, let vægt, stabil ydeevne og lignende og er relativt let at fremstille. Forskellige aktuatorer kan fremstilles ved hjælp af den omvendte piezoelektriske effekt. Piezoelektriske aktuatorer kan opdeles i stive forskydningsdrivere og resonansforskydningsdrivere i henhold til forskellige kørselsmetoder. Piezoelektriske aktuatorer kræver ikke en transmissionsmekanisme og opnår høj forskydningskontrolnøjagtighed. Samtidig er reaktionshastigheden hurtig, der er ingen mekanisk anastomosegab, spændingsopfølgningsforskydningskontrol kan realiseres, og udgangseffekten er stor, mens strømforbruget er lavt. Kina har opnået fremragende resultater på dette område, såsom piezoelektriske ultralydsmotorer, mikrorobotter og bittesmå gribere. Forskellige sensorer kan fremstilles ved hjælp af den piezoelektriske effekt, såsom piezoelektriske tryksensorer, ultralydssensorer og piezoelektriske accelerationssensorer.

Piezoelektriske accelerometre er kendetegnet ved deres enkle struktur, lille størrelse, lette vægt og lange levetid. De har været meget udbredt til vibrations- og stødmåling af fly, biler, skibe, broer og bygninger, især luftfart, og det har sin særlige status inden for rumfart. Piezoelektriske sensorer kan også bruges til at måle internt forbrændingstryk og vakuum og bruges i militær industri og biomedicinske målinger. Derudover kan piezoelektrisk måleteknologi også bruges til at fremstille forskellige måleinstrumenter såsom piezoelektrisk gyro og piezoelektrisk flowmåler, samt diskriminatorer, piezoelektriske oscillatorer, transformere, filtre osv., som produceres i produktion, liv, videnskabelig forskning og nationalt forsvar. piezo skive

Med sine unikke fordele, piezoelektrisk effekt HIFU keramiske transducerteknologi er blevet brugt i vid udstrækning i nutidens voksende energibehov. I dette papir introduceres piezoelektriske materialer fra fire aspekter: piezoelektrisk krystal, PbTiO3 piezoelektrisk materiale, piezoelektrisk keramik og højpolymerkomposit. Anvendelsen af denne teknologi i transducere, aktuatorer og sensorer er givet. Jeg tror på, at udviklingen af piezoelektrisk teknologi vil bringe os en bedre fremtid. For at sikre kvaliteten af byggeriet, og for at reducere forekomsten af sikkerhedsuheld under byggeprocessen. Indførelsen af nye teknologier i byggeprocessen kan ikke kun forbedre byggekvaliteten, men også forbedre sikkerheden i byggeprocessen, såsom brugen af live online testudstyrsteknologi.

4) Styrke vedligeholdelsen af entreprenørmateriel.
Ved langvarig brug af elektrisk kraftkonstruktionsudstyr vil det blive påvirket af industriel forurening og miljøforurening. For at reducere disse påvirkninger er det nødvendigt at forberede sig i overensstemmelse hermed før byggeriet. For eksempel prækorrosionsbehandling af isolerede ledninger før konstruktion, eller valg af isolatorer med stærk anti-forureningsevne og regelmæssig vedligeholdelse og vedligeholdelse af udstyr.