Piezoelektriske keramiske materialer er funktionelle materialer, der realiserer omdannelsen mellem mekanisk energi og elektrisk energi (2)

Hydrotermisk fremstilling af tykke film har mange fordele:

① Denne proces afsluttes i flydende fase på én gang, og der kræves ingen senere krystallisationsvarmebehandling, hvorved man undgår defekter såsom revnedannelse, kornforgrovning, reaktion med substratet eller atmosfæren, der kan være årsagen under varmebehandlingsprocessen;
②Uorganiske stoffer bruges som forstadier, og vand bruges som reaktionsmedium, råmaterialerne er let tilgængelige, omkostningerne til filmfremstilling reduceres, og miljøforureningen er mindre;
③ Udstyret er enkelt, og den hydrotermiske behandlingstemperatur er lav, hvilket undgår interdiffusion af filmen og substratkomponenterne før og efter hydrotermisk behandling. Den resulterende film har høj renhed og god ensartethed. Derudover, når denne metode anvendes til at fremstille tykke film, kan tykke film afsættes på substratoverflader med forskellige komplekse former. De resulterende tykke film har visse fordele med spontan polarisering, lav hysterese og god binding med substrater. På nuværende tidspunkt har denne metode tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed.

6. Elektroforetisk aflejringsmetode
Elektroforetisk aflejring (EPD) refererer til at dispergere det tilberedte fine pulver med samme sammensætning som den tykke film i suspensionen for at danne en suspension med forskellige koncentrationer af piezoelektrisk pladekrystal . Suspensionens pH-værdi justeres med en syre-base-opløsning. Stabil suspension opnås ved ultralydspredning og magnetisk omrøring, og under det konstante tryk bevæges ladepartiklerne retningsbestemt under påvirkning af det elektriske felt, hvorved der opnås en tyk film med en vis tykkelse. Den tykke film fremstillet ved denne metode har fordelene ved simpelt udstyr, hurtig filmdannelse, ubegrænset form af de pletterede dele, ensartet og kontrollerbar filmtykkelse osv. Den resulterende tykke film kan nå op på titusinder af mikrometer, og sammensætningen er ensartet og tæt.

Anvendelse af piezoelektriske tyndfilmmaterialer
Piezoelektriske film er meget udbredt på grund af deres fremragende ydeevne. Piezoelektriske tykke film kan bruges til at fremstille en række mikroenheder, såsom mikropumper, ultralydsmotorer, resonatorer, pyroelektriske tykfilmssensorer, tykfilmaktuatorer, mikroenergi pickupper osv.
 
1. Hydrofon og ekkolod
General Electric Company's hydrofon med en enkelt membran med en 2,5 μm tyk substrat film, de kan bruges som PV DF substrat, medicinske og NDE-transducere, og kan bruges i området 0,5 ~ 50 HZ Karakterisering og kalibrering, På grund af disse enheders langsigtede stabilitet og repeterbarhed er disse egenskaber ved hydrofoner blevet brugt til at udvikle et nyt multi-element instrument. undervands scanning sonar system er sammensat af 100 PVDF substrat hydrofoner til undervands sikkerhed / redningsudstyr. Systemet bruger passiv tilstand med en driftsfrekvens på 1 til 1 000 HZ. Den kan også betjenes i aktiv tilstand ved tre forskellige frekvenser. Det kan detekteres med dette system. Små ubåde op til 3 km væk kan også registrere motorer op til 600 m, og vinkelafvigelsen er mindre end 5 mm. Den seneste hydrofonberegningsmodel viser, at hvis PVDF-elementet er korrekt designet i systemdemonstrationen, kan hydrofonen registrere signaler over 10 dB.

2. Antifouling
Piezoelektrisk ultralydstransducer har et meget bredt perspektiv i antifouling-applikationer. På nuværende tidspunkt har National Institute of Research og University of Montrich i Frankrig forsket i antifouling af piezoelektriske film. Piezoelektrisk film har vist sig at være mere effektiv til at måle vibrationen af ​​polymeren i skallen. Derfor kan den bruges til at forhindre tilgang af de fleste marine organismer, der vil forårsage forurening af skibe. Derudover udvider Delft Scientific Research Institute i Holland de konklusioner, det har opnået, til at omfatte større metalstrukturer, såsom skaller på handelsskibe eller skibe. Samtidig studeres det samme princip om, hvordan man fremstiller frostbeskyttelsesoverflader på fly.

3. Medicin
På nuværende tidspunkt studerer folk aktivt anvendelsen af ​​PVD F i medicin. I mange lande dør mange babyer af SIDS eller andre syndromer hvert år. For at reducere den pludselige dødsrate blandt spædbørn producerer mindst tre virksomheder i Holland, Tyskland og USA en respirationsmonitor. Denne skærm lægger en måtte med en PVDF piezoelektrisk film under babyens krop for kontinuerligt at overvåge de små vibrationer forårsaget af vejrtrækning og hjerteslag (især om natten). På længere tid vil det udløse en alarm, som kan forhindre, at barnet kvæles i tide og effektivt.

4. Elektroder
Hvis den ydre overflade af elektroden er dækket med et lag af PVDF piezoelektrisk polymer, kan den konvertere information som vibrationer, stød, tryk, stress og belastning til elektriske signaler. For denne type elektrode, for den kvasi-statiske input fra lav frekvens til høj frekvens, kan dens output altid bevare sine frekvenskarakteristika, og outputtet af det elektriske signal er lineært relateret til det påførte tryk. Samtidig har denne elektrode også god temperaturstabilitet, velegnet til forskellige miljøer på -40 ~ 70 ℃. Området er generelt fra 0,25 til 25 p C / N. Ved at vikle den smalle piezoelektriske plade ind i en cirkel, kan en følsom piezoelektrisk elektrode med en værdi på 40 p C / N opnås.

5. Luftfart og navigation
Det 'bærbare automatiske fjerninspektionssystem' udviklet af Sigma Research, forkortet til PAR IS, er en af ​​de første avancerede enheder, der går ind i råvareæraen. Dette system er specielt designet til in-situ inspektion af store lagdelte eller sammensatte strukturer.

Nøgleelementet i piezo elektrisk sensor er en 200 × 200 mm deformerbar PVDF piezoelektrisk film, som indeholder 1024 transducere. Fleksibiliteten af ​​denne film er meget god, og den kan helt passe til den buede overflade med en krumningsradius på 4. Enheden forbundet med den har også en håndholdt controller, datasampler og displayenhed. Denne receiver har et samlet signal-støj-forhold på 100 dB og en centerfrekvens på 2,5 MHz. Grafit-epoxy-kompositter på fly eller store strukturer på skibe kan bruges til praktisk testning. For aluminium og stål er der allerede opnået tilfredsstillende resultater i denne henseende. Til denne særlige anvendelse af PVDF har det vist sig, at en film med biaksial polaritet er mere egnet end en enakset polaritet.

6. Strukturel overvågning
Den PVD F piezoelektriske film har også visse anvendelser i strukturel overvågning. En systematisk undersøgelse af de grundlæggende egenskaber af PVDF piezoelektriske film overvågningsstruktur blev udført, og en dynamisk og statisk respons test af PVDF piezoelektriske film overvågningsstruktur blev udført. Samtidig blev der også udført forundersøgelser af strukturens slagbelastning ved hjælp af PVDF piezoelektrisk film. Resultaterne viser, at brugen af ​​PVD F piezoelektrisk film kan overvåge stødbelastningen på strukturen i realtid og kan afspejle stødskaderne på strukturen i tid. Da anvendelsen af ​​piezoelektriske tyndfilmmaterialer er mere og mere omfattende, vil den blive veludviklet i fremtiden. Fremstillingsteknologien for piezoelektrisk tyndfilm vil også udvikle sig mod høj effektivitet, lave omkostninger og høj kvalitet. Fordi CVD-metoden har bedre dækning, kan den afsættes på dybe huller, trin, fordybninger eller andre komplekse tredimensionelle former. Derudover kan den kemiske dampaflejringsmetode også kontrollere det støkiometriske forhold mellem den fremstillede film i et bredt område, hvilket er meget fremtrædende sammenlignet med andre metoder.
Omkostningerne og driftsomkostningerne for kemisk dampaflejringsudstyr er relativt lave, hvilket er velegnet til masseproduktion og kontinuerlig produktion og har god kompatibilitet med andre behandlingsprocedurer. Derfor vil brugen af ​​CVD-metoden til fremstilling af piezoelektriske film i fremtiden blive anvendt godt, og piezoelektriske film vil blive bedre udnyttet.