مواد کامپوزیت پیزوالکتریک

در دهه 1970، دانشمندان از مواد سرامیکی پیزوالکتریک (PZT) و مواد غیر پیزوالکتریک (ترکیب پلیمری) بر اساس آرایش خاصی استفاده کردند و در نتیجه ترکیبی از مواد پیزوالکتریک و مواد غیر پیزوالکتریک را تشکیل دادند. مهار هر یک از کامپوزیت های پیزوالکتریک خود معیوب است.

طبقه بندی سنسورهای پیزوالکتریک لوله پیزوالکتریک بر اساس اتصال آنها است که در آن عدد قبلی نشان دهنده فاز پیزوالکتریک است. عدد دوم نشان‌دهنده اتصال فاز غیر پیزوالکتریک و یک اتصال خط تیره بین دو عدد است. برای مثال، ترکیب پیزوالکتریک نشان می‌دهد که فاز پیزوالکتریک در هر سه جهت هیچ ارتباطی ندارد و فاز غیرپیزوالکتریک در هر سه جهت متصل است. کامپوزیت های پیزوالکتریک نوع 3-1 نشان می دهد که ستون پلیمری به صورت سه بعدی به هم متصل است در حالی که مواد الکتریکی تحت فشار در یک بعد اتصال دارند. کامپوزیت های پیزوالکتریک نشان دهنده مبدل یا میله های لوله پیزوالکتریک مطابق با معین هستند. در پلیمری مرتب شده اند که در آن فاز پلیمر در هر سه جهت اتصال دارد، در حالی که فاز پیزوالکتریک فقط در یک جهت اتصال دارد.

در مقایسه با المان پیزو اولتراسوند اثر پیزوالکتریک تک فاز، کامپوزیت های پیزوالکتریک 3 نوع دارای جهت الکترومکانیکی ضخامت بالاتری هستند. ضریب جفت، امپدانس آکوستیک کم، ضریب انسجام الکترومکانیکی عرضی کم، ثابت دی الکتریک پایین، ضریب کیفیت مکانیکی پایین و ضریب کنترل انعطاف پذیری بهتر، و بهتر است. حالت ارتعاش یک نوع ماده پیزوالکتریک دارای دو ارتعاش جانبی و ارتعاش ضخامت است. در کاربرد مبدل اولتراسونیک پزشکی عمومی، ماده پیزوالکتریک فقط در حالت ارتعاش ضخامت کار می کند. فاز پیزوالکتریک از مواد 3 کامپوزیت در جهت جانبی جدا شده است. حالت‌های دینامیکی انرژی را در حالت ارتعاش ضخامت متمرکزتر می‌کند، بنابراین هماهنگی الکترومکانیکی جهت ضخامت آن را بهبود می‌بخشد. این ضریب انسجام الکترومکانیکی عرضی را کاهش می‌دهد.

از آنجایی که فاز پلیمری مواد پیزوالکتریک تک فاز را معرفی کرد، مواد فاز پلیمری و امپدانس صوتی نسبتاً کم هستند (معمولاً 25٪ فاز پیزوالکتریک)، در نتیجه باعث کاهش کلی می شود. معرفی فاز پلیمری به طور همزمان ثابت دی الکتریک ماده است، به طوری که ظرفیت استاتیکی مواد کامپوزیت کوچکتر است، امپدانس ورودی افزایش یافته و دارای ویژگی های خروجی ولتاژ خوب است. فاکتور کیفیت مکانیکی مواد کامپوزیت پیزوالکتریک فقط سرامیک های پیزوالکتریک معمولی است. این ماده 0.001 برابر 0.01 روز است که برای ساخت مبدل های پالس باریک پهن باند مناسب تر است.