استفاده از مواد سرامیکی پیزوالکتریک با دمای بالا

1) وضعیت تحقیق مواد سرامیکی پیزوالکتریک با دمای بالا: SiO2 یکی از اولین مواد پیزوالکتریک است که برای دستگاه ها استفاده می شود. به دلیل فرکانس رزونانس پایدار و پایداری دمایی خوب، به طور گسترده ای در کنترل تولید و مدیریت کلیه سیستم های ارتباطی استفاده می شود. در قطعاتی مانند ساعت‌ها، ریزپردازنده‌ها و غیره. سیترات بیسموت سرب (PN) دارای ساختار برنز تنگستن، مقدار ضریب کیفیت مکانیکی پایین (Qm)، نسبت بالای d33 به d31 است و به طور گسترده در آزمایش‌های غیر مخرب (NDT) و زمینه‌های تشخیص پزشکی استفاده می‌شود. لیتیوم نیوبات (LiNbO3) و لیتیوم نیوبات (LiTaO3) از نظر ساختار و عملکرد مشابه هستند و اغلب به عنوان کریستال هایی با ساختار نوع لیتیوم نیوبات شناخته می شوند. با خواص پیزوالکتریک، پیرالکتریک، فروالکتریک، فروالکتریک، الکترواپتیکی و نوری غیرخطی، به طور گسترده ای برای ساخت مبدل های دمای بالا، فیلترها، آشکارسازهای مادون قرمز پیروالکتریک، مدولاتورهای لیزری و انواع دستگاه های کاربردی مانند ضرب کننده فرکانس استفاده می شود.

2) سرامیک پیزوالکتریک در واقع یک سرامیک فروالکتریک پلاریزه با اثر پیزوالکتریک است که یک مبدل سرامیکی پیزو سیلندر با مواد سرامیکی پیزو با تبدیل متقابل انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی است. با استفاده از سرامیک های پیزوالکتریک برای تبدیل نیروهای خارجی به انرژی الکتریکی، جرقه زن های پیزوالکتریک، منابع تغذیه متحرک اشعه ایکس و چاشنی های پرتابه می توان تولید کرد. از سرامیک های پیزوالکتریک می توان برای تبدیل انرژی اولتراسونیک به ارتعاشات اولتراسونیک استفاده کرد که می توان از آن برای یافتن موقعیت ماهی های زیر آب استفاده کرد. و شکل، آزمایش غیر مخرب فلز، تمیز کردن اولتراسونیک نیز می تواند به انواع برش های اولتراسونیک، تجهیزات جوشکاری و آهن لحیم کاری، پردازش پلاستیک و حتی فلز ساخته شود. سرامیک های پیزوالکتریک بسیار حساس هستند و می توانند لرزش مکانیکی بسیار ضعیف را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کنند. این حساسیت حتی می تواند اختلال بال زدن حشرات پرنده را برای بیش از ده متر احساس کند. می توان از آن برای سیستم های سونار، تشخیص هواشناسی، تله متری محیطی، پیش بینی زلزله استفاده کرد.

3) پلیمرهای پیزوالکتریک مبدل های سرامیکی دیسک های پیزوالکتریک به عنوان مواد ایده آل برای سنسورهای رباتیک در نظر گرفته می شوند. دارای ویژگی های مقاومت در برابر سایش، وزن سبک، حساسیت بالا، امپدانس آکوستیک کم، نصب آسان بر روی سطوح پیچیده، قیمت پایین و باند فرکانس وسیع است. سنسورهایی که از عملکردهای پیزوالکتریک استفاده می کنند شامل حسگرهای لمسی، حسگرهای شتاب و حسگرهای مجاورت (حسگرهای فاصله) می باشند. حسگرهایی که از عملکردهای پیرو الکتریک استفاده می کنند شامل سنسورهای مجاورت (حسگرهای ایمنی)، حسگرهای تماسی (توزیع شده)، حسگرهای شناسایی مواد و دوربین های مادون قرمز هستند.

4) استفاده از مواد کامپوزیت فیبر پیزوالکتریک دارای کاهش ارتعاش ساختاری است، مواد کامپوزیت فیبر پیزوالکتریک را می توان از محرک حسگر طراحی کرد و برای شناسایی پاسخ فرکانسی پرتو اعمال کرد. این ماده در سیستم میرایی دم عمودی هواپیما به منظور سرکوب ارتعاش ایجاد شده در طول پرواز و آزمایش عملکرد کامپوزیت فیبر پیزوالکتریک در کنترل فعال ارتعاش دم استفاده می شود. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که این ماده عملکرد حسی و رانندگی خوبی دارد و اثر میرایی بهتر از مبدل‌های سرامیکی پیزو است.

5) کاربرد مبدل سرامیکی سیلندر اولتراسوند در فناوری خود تغذیه دستگاه های میکروالکترونیک. با توجه به ویژگی های منحصر به فرد تبدیل الکترومکانیکی مواد پیزوالکتریک، بسیاری از برداشت کننده های انرژی از مواد (عناصر) پیزوالکتریک به عنوان اجزای تبدیل انرژی و خروجی استفاده می کنند. مواد پیزوالکتریک با ترکیب با مکانیسم‌های دیگر مواد، می‌توانند اشکال انرژی غیر از انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی خروجی برای اشکال مختلف برداشت انرژی تبدیل کنند. مواد پیزوالکتریک در سازه های انعطاف پذیر به دلیل خواص منحصر به فرد خود به طور گسترده در ارتعاش، اندازه گیری و کنترل با سرعت فزاینده ای استفاده می شوند. در سمت سنجش و کنترل سازه های هوشمند با سیستم سمت کنترل یکپارچه، از مواد پیزوالکتریک استفاده می شود. نظارت دقیق پاسخ ساختار انعطاف پذیر را می توان به راحتی به دست آورد، به طوری که می توان آن را به طور موثر کنترل کرد.

6) ترانسفورماتور پیزوالکتریک یک دستگاه الکترونیکی حالت جامد است که بر اساس اثر پیزوالکتریک است. از اثر پیزوالکتریک مثبت و اثر پیزوالکتریک معکوس مواد سرامیکی پیزوالکتریک برای تکمیل تبدیل متقابل بین انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی و تحقق تبدیل ولتاژ بالا و پایین استفاده می کند. یکی از معمول ترین کاربردهای ترانسفورماتورهای پیزوالکتریک، درایو CCFL (لامپ فلورسنت کاتد سرد) است. مبدل DC-DC بسیار سبک تر از ترانسفورماتور الکترومغناطیسی سنتی است و چگالی انرژی و کارایی آن را می توان تا حد زیادی بهبود بخشید. ترانسفورماتور الکتریکی دارای مزایای چگالی توان بالا، ایزولاسیون جریان بالا، تداخل الکترومغناطیسی کم و غیره است و می تواند در برخی زمینه های کاربردی جایگزین ترانسفورماتور الکترومغناطیسی شود. با استفاده کامل از مزایای آن، نه تنها می توانید کوچک سازی مبدل را درک کنید، بلکه وجود در الکترونیک قدرت را نیز حل کنید. مسائل مربوط به تداخل الکترومغناطیسی (EMI)

7) محرک های پیزوالکتریک دستگاه هایی هستند که از اثرات معکوس مکانیکی برای تشکیل درایوها یا کنترل های مکانیکی استفاده می کنند. از آنجایی که مبدل های پیزو پلاریزه اولتراسونیک دارای مزایای پاسخ سریع، دقت بالا و ضد تداخل هستند، دستگاه رانندگی و کنترل ساخته شده توسط بدنه پیزوالکتریک دارای ساختار ساده و واکنش سریع است. دستگاه رانندگی و کنترل پیزوالکتریک که در حال حاضر توسعه یافته است عمدتاً شامل یک موتور اولتراسونیک و یک موتور دقیق و غیره است و با موفقیت در بسیاری از زمینه ها مانند دفاع، زیست پزشکی و اپتوالکترونیک استفاده شده است.

نقش مواد پیزوالکتریک در سیستم های مواد هوشمند، مانند محرک های پیزو سرامیکی، که می توانند به عنوان حسگر در سیستم ها و سازه های مواد هوشمند نیز استفاده شوند. زیرا سرامیک های پیزوالکتریک و پلیمرهای پیزوالکتریک سیگنال های الکتریکی قابل اندازه گیری برای تنش های اعمال شده هستند. یکی از کاربردهای مهم الیاف پیزوالکتریک، ساخت کامپوزیت های فیبر پیزوالکتریک (PFCs) است که ترکیبی از حسگر و رانندگی است. ساختار تطبیقی ​​سیستم‌ها و سازه‌های هوشمند مصالح یکی از ویژگی‌های قابل تطبیق است که تحقق شکل سازه و کنترل ارتعاش است. این برای هوانوردی و فضاپیماها حیاتی است. کامپوزیت های فیبر پیزوالکتریک (PFC) مواد خوبی برای سازه های تطبیقی ​​فراهم می کنند. علاوه بر کاربردهای کاهش نویز میرایی، به منظور دستیابی به کوچک سازی حسگرها و درایورها و ایجاد اشکال پیچیده، مطلوب است که از فناوری هایی در صنعت نیمه هادی ها مانند لیتوگرافی استفاده شود. به منظور آسان کردن لیتوگرافی بر روی عناصر دیسک پیزوالکتریک، می توان یک ماده پلیمری را که به راحتی با اشعه ماوراء بنفش تعمیر می شود در فرآیند ریخته گری نوار سرامیکی گنجاند که ممکن است در ساختار لمینت سرامیکی تهیه شده توسط یک سیستم مواد هوشمند استفاده شود. ترکیبی از عملکردهای حسگر و محرک با سیستم کنترلی می تواند برای رسوب دادن یک فیلم سیلیکونی الکترونیکی بر روی یک مدار انتگرال سیرمیک استفاده شود.

مواد پیزوالکتریک به طور گسترده ای در زمینه های اطلاعاتی، زیست شناسی، نظامی و انرژی های جدید مورد استفاده قرار گرفته اند. با پیشرفت علم و فناوری مدرن، بهبود مستمر فناوری مواد پیزوالکتریک، اعتقاد بر این است که مواد پیزوالکتریک به هر گوشه از زندگی روزمره مردم گسترش خواهند یافت. علاوه بر این، فناوری آماده سازی و توسعه کاربرد مواد پیزوالکتریک همچنان موضوع داغ نگرانی خواهد بود.