کاربردهای عملی مواد سرامیک پیزوالکتریک خاص (2)

          کاربردهای عملی مواد سرامیک پیزوالکتریک خاص

1) وضعیت تحقیقاتی مواد 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 فرکانس های سیستم های ارتباطی استفاده می شود. در اجزای برگه مبدل پیزوالکتریک ، 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 میدان‌های تشخیصی پزشکی استفاده می‌شود. لیتیوم نیوبات (LiNbO3) و لیتیوم نیوبات (LiTaO3) در ساختار و عملکرد مشابه هستند و اغلب به عنوان کریستال هایی با ساختار نوع لیتیوم نیوبات شناخته می شوند. با خواص پیزوالکتریک خوب، پیرو الکتریک، فروالکتریک، الکترواپتیک و خواص نوری غیرخطی، به طور گسترده ای برای ساخت مبدل های دمای بالا، فیلترها، آشکارسازهای مادون قرمز پیرو الکتریک، مدولاتورهای لیزری و انواع دستگاه های کاربردی مانند ضرب کننده فرکانس استفاده می شود.

2) محصولات سرامیکی پیزوالکتریک در واقع یک سرامیک فروالکتریک پلاریزه با اثر پیزوالکتریک است که یک ماده 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. آزمایش غیر مخرب فلزات و تمیز کردن اولتراسونیک را می توان در انواع برش های اولتراسونیک، دستگاه های جوشکاری و آهن لحیم کاری پلاستیک یا حتی طلا نیز انجام داد.

3) پلیمرهای پیزوالکتریک به عنوان مواد ایده آل برای حسگرهای روباتیک 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. سنسورهای اولتراسونیک از عملکردهای پیزوالکتریک برای حسگرهای لمسی، سنسورهای شتاب و سنسورهای مجاورت (حسگرهای فاصله) استفاده می کنند. سنسورهای اولتراسونیک که از عملکردهای پیرو الکتریک استفاده می کنند شامل سنسورهای مجاورت (حسگرهای ایمنی)، سنسورهای تماسی (توزیع شده)، سنسورهای شناسایی مواد و دوربین های مادون قرمز هستند.

4) استفاده از مواد مرکب پیزوالکتریک در کاهش ارتعاش ساختاری، مواد کامپوزیت 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 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 سرامیک‌های پیزوالکتریک است.

5) استفاده از مواد پیزوالکتریک دارای فناوری خود قدرت دستگاه های میکروالکترونیک است. 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. با ترکیب با اثر سرامیکی پیزوالکتریک ، مواد پیزوالکتریک همچنین می توانند 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 طور گسترده ای در سنسور ارتعاش استفاده می شود، این کنترل اندازه گیری با سرعت فزاینده به دلیل خواص منحصر به فرد آنها است. در سمت کنترل سازه های هوشمند با سیستم 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 استفاده می کند مواد سرامیکی پیزوالکتریک برای تکمیل تبدیل متقابل بین انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی و تحقق تبدیل ولتاژ بالا و پایین. یکی از معمولی ترین کاربردهای ترانسفورماتورهای پیزوالکتریک، هدایت 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. استفاده کامل از مزایای آن، که نه تنها می تواند کوچک سازی مبدل را درک کند، بلکه وجود در الکترونیک قدرت و مسائل تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را نیز حل می کند.

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 بدنه پیزوالکتریک دارای مزایای واکنش سریع، دقت بالا و ضد تداخل است، 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 دستگاه دقیق است. که با موفقیت در بسیاری از زمینه ها مانند دفاع، زیست پزشکی و اپتوالکترونیک به کار گرفته شده اند.

8) نقش مواد سرامیکی پیزوالکتریک در سیستم های مواد هوشمند، مانند محرک های سرامیکی پیزو، 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 را برای تنش های اعمال شده تولید می کنند. یکی از کاربردهای مهم الیاف پیزوالکتریک، ساخت کامپوزیت های فیبر پیزوالکتریک (PFCs) است که ترکیبی از حسگر و رانندگی است. ساختار تطبیقی ​​سیستم ها و سازه های هوشمند مواد یکی از ویژگی های قابل تطبیق است. تغییرات در محیط، تحقق شکل ساختاری و کنترل ارتعاش است. این برای هوانوردی و فضاپیماها حیاتی است. کامپوزیت های سرامیکی پیزوالکتریک (PFC) مواد خوبی برای سازه های تطبیقی ​​فراهم می کنند. علاوه بر برنامه‌های کاهش نویز مرطوب، برای دستیابی به کوچک‌سازی حسگرها و درایورها برای ایجاد اشکال پیچیده، استفاده از فناوری‌هایی در صنعت نیمه‌رساناها مانند لیتوگرافی مطلوب است. به منظور آسان کردن لیتوگرافی برای اجرای سرامیک های پیزو، می توان یک ماده پلیمری را که به راحتی توسط اشعه ماوراء بنفش ترمیم می شود، در فرآیند ریخته گری عناصر سرامیکی پیزوالکتریک ، که ممکن است در ساختار سرامیکی پیزوالکتریک تهیه شده توسط یک سیستم مواد هوشمند استفاده شود. ترکیب عملکردهای حسگر و رانندگی با سیستم کنترل را می توان برای قرار دادن یک فیلم پیزو سرامیکی الکترونیکی بر روی یک مدار مجتمع سیلیکونی استفاده کرد. با توسعه علم و فناوری مدرن، بهبود مستمر فناوری مواد پیزوالکتریک است، اعتقاد بر این است که مواد پیزوالکتریک به هر گوشه از زندگی روزمره مردم گسترش می یابد. علاوه بر این، فناوری آماده سازی و توسعه کاربرد مواد پیزوالکتریک همچنان موضوع داغ نگرانی خواهد بود.