سرامیک پیزوالکتریک چیست؟ و جریان فرآیند سرامیک پیزوالکتریک.

سرامیک پیزوالکتریک یک ماده سرامیکی کاربردی pzt است که می تواند انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی را به یکدیگر تبدیل کند. به اصطلاح اثر پیزوالکتریک به این معنی است که وقتی یک محیط تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرد، حتی اگر این فشار به کوچکی ارتعاش موج صوتی باشد، باعث فشرده‌شدن یا ازدیاد طول و سایر تغییرات شکل می‌شود و باعث شارژ شدن سطح محیط می‌شود. این سیلندر پیزو سرامیکی با اثر پیزوالکتریک مثبت است. برعکس، هنگامی که یک میدان الکتریکی هیجان انگیز اعمال می شود، محیط به طور مکانیکی تغییر شکل می دهد که به آن اثر پیزوالکتریک معکوس می گویند. این اثر شگفت‌انگیز در بسیاری از زمینه‌های مرتبط با زندگی افراد برای دستیابی به تبدیل انرژی، حس کردن، رانندگی، کنترل فرکانس و سایر عملکردها اعمال شده است.

جریان فرآیند عمومی مبدل سرامیکی پیزوالکتریک:

(1) مواد تشکیل دهنده: انجام پیش تصفیه مواد، حذف ناخالصی ها و حذف رطوبت، و سپس وزن مواد خام مختلف با توجه به نسبت فرمول. توجه داشته باشید که مقدار کمی از مواد افزودنی در وسط مواد درشت قرار داده شود.
(2) مخلوط کردن و آسیاب کردن: هدف مخلوط کردن و آسیاب کردن انواع مواد خام و آماده کردن شرایط برای واکنش کامل فاز جامد برای کلسینه است. به طور کلی، آسیاب خشک یا مرطوب اتخاذ می شود. آسیاب خشک را می توان برای دسته های کوچک استفاده کرد و می توان از آسیاب گلوله ای هم زدن یا خرد کردن جریان هوا برای دسته های بزرگ با راندمان بالاتر استفاده کرد.
(3) پیش پخت: هدف انجام واکنش فاز جامد هر ماده خام در دمای بالا برای سنتز سرامیک های پیزوالکتریک است. این فرآیند بسیار مهم است و به طور مستقیم بر شرایط پخت و عملکرد محصول نهایی تأثیر می گذارد.
(4) آسیاب ریز ثانویه: هدف این است که پودر سرامیک پیزوالکتریک از قبل پخته شده را مجدداً مخلوط کنید و آن را ریز خرد کنید تا پایه ای محکم برای تشکیل یکنواخت چینی و عملکرد ثابت ایجاد شود.
(5) دانه بندی: هدف این است که پودر به شکل ذرات با چگالی بالا و سیال باشد. این روش را می توان به صورت دستی اما با راندمان پایین انجام داد. روش کارآمد فعلی، دانه بندی اسپری است. در این فرآیند یک کلاسور اضافه می شود.
(6) شکل دهی: هدف متراکم کردن مواد دانه بندی شده به شکل پیش ساخته مورد نیاز است.
(7) تخلیه پلاستیک: هدف حذف چسب اضافه شده در حین دانه بندی از قسمت خالی است.
(8) تف جوشی به پرسلن: بلانک مهر و موم شده و در دمای بالا به پرسلن پخته می شود. این لینک بسیار مهم است.
(9) پردازش شکل: محصولات سوخته را به اندازه نهایی مورد نیاز آسیاب کنید.
(10) الکترود هدف: یک الکترود رسانا را روی سطح سرامیکی مورد نیاز قرار دهید. روش های کلی عبارتند از نفوذ لایه نقره، رسوب شیمیایی و پوشش خلاء.
(II) پلاریزاسیون ولتاژ بالا: حوزه های الکتریکی داخلی سرامیک را جهت دهید، به طوری که سرامیک دارای خواص پیزوالکتریک باشد.
(12) تست پیری: پس از اینکه عملکرد پیزو سرامیک پایدار است، شاخص ها را بررسی کنید تا ببینید آیا الزامات عملکرد مورد انتظار را برآورده می کند یا خیر.

در سال 1880، برادران کوری فرانسوی 'اثر پیزوالکتریک' را کشف کردند. در سال 1942، ماده سرامیکی پیزوالکتریک باریم تیتانات در ایالات متحده، اتحاد جماهیر شوروی و ژاپن ساخته شد. در سال 1947، پیکاپ باریم تیتانات، اولین دستگاه سرامیکی پیزوالکتریک، متولد شد. در اوایل دهه 1950، یکی دیگر از مواد سرامیکی پیزوالکتریک با عملکرد بسیار بهتر از تیتانات باریم، تیتانات زیرکونات سرب، با موفقیت توسعه یافت. از آن زمان، توسعه سرامیک های پیزوالکتریک وارد مرحله جدیدی شده است. از دهه 1960 تا 1970، سرامیک های پیزوالکتریک به پیشرفت خود ادامه دادند و کامل شدند. به عنوان مثال، سرامیک های پیزوالکتریک دوتایی تیتانات سرب با عناصر متعدد بهبود یافتند و سرامیک های پیزوالکتریک سه تایی و چهارتایی مبتنی بر تیتانات زیرکونات سرب نیز به وجود آمدند. این مواد دارای عملکرد عالی، ساخت ساده، هزینه کم و کاربرد گسترده هستند.

حساسیت پیزوسرامیک به نیروهای خارجی باعث می‌شود که حتی اغتشاش بال‌های پرنده را در فاصله ده‌ها متری از هوا حس کند و ارتعاشات مکانیکی بسیار ضعیف را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند. با استفاده از این ویژگی سرامیک های پیزوالکتریک، می توان آن را در سیستم های سونار، تشخیص هواشناسی، حفاظت از محیط زیست تله متری، لوازم خانگی و غیره به کار برد.
امروزه سرامیک های پیزوالکتریک توسط دانشمندان در ساخت و ساز دفاع ملی، تحقیقات علمی، تولید صنعتی و بسیاری از زمینه های مرتبط با زندگی مردم استفاده شده است. آنها در عصر اطلاعات همه کاره شده اند.

در زمینه هوافضا، ژیروسکوپ های پیزوالکتریک ساخته شده از سرامیک های پیزوالکتریک، «سکان» فضاپیماها و ماهواره های مصنوعی هستند که در فضا پرواز می کنند. با تکیه بر 'سکان'، فضاپیماها و ماهواره های مصنوعی می توانند جهت گیری و مسیر ثابت خود را تضمین کنند. ژیروسکوپ های مکانیکی سنتی دارای طول عمر کوتاه، دقت ضعیف و حساسیت کم هستند که نمی توانند نیازهای فضاپیماها و سیستم های ماهواره ای را برآورده کنند. با این حال، ژیروسکوپ های پیزوالکتریک فشرده از حساسیت بالا و قابلیت اطمینان خوبی برخوردار هستند.