Korkean lämpötilan pietsosähköisten keraamisten materiaalien käyttö

1) Korkean lämpötilan pietsosähköisten keraamisten materiaalien tutkimustilanne: SiO2 on yksi varhaisimmista laitteisiin käytetyistä pietsosähköisistä materiaaleista. Vakaan resonanssitaajuutensa ja hyvän lämpötilavakauden ansiosta sitä käytetään laajalti tuotannon ohjauksessa ja kaikkien viestintäjärjestelmien hallinnassa. Komponenteissa, kuten kelloissa, mikroprosessoreissa jne. Lyijyvismuttisitraatilla (PN) on volframipronssirakenne, alhainen mekaaninen laatutekijä (Qm), korkea suhde d33:sta d31:een, ja sitä käytetään laajalti ainetta rikkomattomissa testeissä (NDT) ja lääketieteellisessä diagnostiikassa. Litiumniobaatti (LiNbO3) ja litiumniobaatti (LiTaO3) ovat rakenteeltaan ja suorituskyvyltään samanlaisia, ja niitä kutsutaan usein kiteiksi, joilla on litiumniobaattityyppinen rakenne. Hyvällä pietsosähköisyydellä, pyrosähköisyydellä, ferrosähköisyydellä, sähköoptisilla ja epälineaarisilla optisilla ominaisuuksilla sitä käytetään laajalti korkean lämpötilan muuntimien, suodattimien, pyrosähköisten infrapunailmaisimien, lasermodulaattoreiden ja useiden toiminnallisten laitteiden, kuten taajuuskertoimien, valmistukseen.

2) Pietsosähköinen keramiikka on itse asiassa polarisoitua ferrosähköistä keraamia, jolla on pietsosähköinen vaikutus, joka on pietsokeraaminen materiaali pietsosylinterinen keraaminen muunnin, jossa mekaaninen energia ja sähköenergia muunnetaan vastavuoroisesti. Käyttämällä pietsosähköistä keramiikkaa ulkoisten voimien muuntamiseen sähköenergiaksi voidaan valmistaa pietsosähköisiä sytyttimiä, liikkuvia röntgenvirtalähteitä ja ammusten naltimia; pietsosähköistä keramiikkaa voidaan käyttää muuntamaan ultraäänienergia ultraäänivärähtelyksi, jonka avulla voidaan selvittää vedenalaisten kalojen sijainti. Ja muoto, metallin rikkomaton testaus, ultraäänipuhdistus voidaan tehdä myös erilaisiksi ultraäänileikkureiksi, hitsauslaitteiksi ja juotosraudoiksi, muovin ja jopa metallin käsittelyyn. Pietsosähköinen keramiikka on erittäin herkkä ja voi muuntaa erittäin heikon mekaanisen tärinän sähköisiksi signaaleiksi. Herkkyys tunnistaa jopa yli kymmenen metrin siipiään räpyttelevien lentävien hyönteisten häiriön. Sitä voidaan käyttää luotainjärjestelmiin, meteorologiseen ilmaisuun, ympäristön telemetriaan ja maanjäristysten ennustamiseen.

3) Pietsosähköisten levyjen keraamisten muuntimien pietsosähköisiä polymeerejä pidetään ihanteellisina materiaaleina robottiantureille. Sillä on kulutuskestävyys, kevyt paino, korkea herkkyys, alhainen akustinen impedanssi, helppo kiinnittää monimutkaisille pinnoille, alhainen hinta ja laaja taajuusalue. Pietsosähköisiä toimintoja käyttäviä antureita ovat kosketusanturit, kiihtyvyysanturit ja läheisyysanturit (etäisyysanturit). Pyrosähköisiä toimintoja käyttäviä antureita ovat läheisyysanturit (turvaanturit), kosketusanturit (hajautetut), materiaalintunnistusanturit ja infrapunakamerat.

4) Pietsosähköisten kuitukomposiittimateriaalien sovelluksella on rakenteellinen tärinänvaimennus, pietsosähköiset kuitukomposiittimateriaalit voidaan suunnitella anturiohjaimesta ja soveltaa säteen taajuusvasteen tunnistamiseen. Tätä materiaalia käytetään lentokoneen pystysuoran hännän vaimennusjärjestelmässä vaimentamaan lennon aikana syntyvää tärinää ja testaamaan pietsosähköisen kuitukomposiitin suorituskykyä hännän värähtelyn aktiivisessa ohjauksessa. Testitulokset osoittavat, että materiaalilla on hyvä tunnistus- ja ajokyky, ja vaimennusvaikutus on parempi kuin pietsokeraamisten muuntimien.

5) Ultraäänisylinterin keraamisen anturin käyttö mikroelektronisten laitteiden omatehoisessa tekniikassa. Pietsosähköisten materiaalien ainutlaatuisten sähkömekaanisten muunnosominaisuuksien vuoksi monet energiankerääjät käyttävät pietsosähköisiä materiaaleja (elementtejä) energian muunto- ja lähtökomponentteina. Yhdistämällä muihin materiaalimekanismeihin pietsosähköiset materiaalit voivat myös muuntaa muita energiamuotoja kuin mekaanista energiaa sähköenergian tuotokseksi monentyyppistä energian keräämistä varten. Pietsosähköisiä materiaaleja joustavissa rakenteissa käytetään laajasti tärinässä, mittauksessa ja ohjauksessa yhä nopeimmillaan niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi. Integroidulla ohjauspuolen järjestelmällä varustettujen älykkäiden rakenteiden tunnistus- ja ohjauspuolella hyödynnetään pietsosähköisiä materiaaleja. Joustavan rakenteen tarkka vastevalvonta on helposti saavutettavissa, jotta sitä voidaan ohjata tehokkaasti.

6) Pietsosähköinen muuntaja on solid-state elektroninen laite, joka perustuu pietsosähköiseen vaikutukseen. Se hyödyntää pietsosähköisen keraamisen materiaalin positiivista pietsosähköistä vaikutusta ja käänteistä pietsosähköistä vaikutusta mekaanisen energian ja sähköenergian keskinäisen muuntamisen loppuunsaattamiseksi ja korkean ja matalan jännitteen muuntamisen toteuttamiseksi. Yksi tyypillisimmistä pietsosähköisten muuntajien sovelluksista on käyttää CCFL:ää (kylmäkatodiloistelamppua). DC-DC-muunnin on paljon kevyempi kuin perinteinen sähkömagneettinen muuntaja, ja energiatiheyttä ja tehokkuutta voidaan parantaa huomattavasti. Sähkömuuntajan etuna on suuri tehotiheys, korkea virran eristys, alhainen sähkömagneettinen häiriö jne., ja se voi korvata sähkömagneettisen muuntajan joillakin sovellusalueilla. Hyödynnä sen etuja täysimääräisesti, ei vain voi toteuttaa muuntimen miniatyrisointia, vaan myös ratkaista tehoelektroniikan olemassaolo. Sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) koskevat ongelmat.

7) Pietsosähköiset toimilaitteet ovat laitteita, jotka käyttävät mekaanisia käänteisvaikutuksia mekaanisten käyttöjen tai ohjaimien muodostamiseen. Koska ultraäänipolarisoitujen pietsomuuntimien etuna on nopea vaste, korkea tarkkuus ja häiriön esto, pietsosähköisen rungon rakentamalla ajo- ja ohjauslaitteella on yksinkertainen rakenne ja nopea reaktio. Tällä hetkellä kehitetty pietsosähköinen ohjaus- ja ohjauslaite sisältää pääasiassa ultraäänimoottorin ja tarkkuuslaitteen jne., ja sitä on menestyksekkäästi sovellettu monilla aloilla, kuten puolustus, biolääketiede ja optoelektroniikka.

Pietsosähköisten materiaalien rooli älykkäissä materiaalijärjestelmissä, kuten pietsokeraamisissa toimilaitteissa, joita voidaan käyttää myös älykkäiden materiaalijärjestelmien ja -rakenteiden antureina. Koska pietsosähköinen keramiikka ja pietsosähköiset polymeerit ovat mitattavissa olevia sähköisiä signaaleja kohdistetuille jännityksille. Tärkeä pietsosähköisten kuitujen sovellus on pietsosähköisten kuitukomposiittien (PFC) valmistus, jotka ovat yhdistelmä tunnistusta ja ohjausta. Älykkäiden materiaalijärjestelmien ja -rakenteiden mukautuva rakenne on yksi mukautettavissa olevista ominaisuuksista. Se on rakenteellisen muodon ja tärinänhallinnan toteuttaminen. Tämä on elintärkeää ilmailulle ja avaruusaluksille. Pietsosähköiset kuitukomposiitit (PFC) tarjoavat hyvän materiaalin mukautuville rakenteille. Vaimennettujen kohinanvaimennussovellusten lisäksi anturien ja ohjaimien miniatyrisoimiseksi ja monimutkaisten muotojen aikaansaamiseksi on toivottavaa sisällyttää puolijohdeteollisuuden teknologioita, kuten litografia. Jotta litografia olisi helppo suorittaa pietsosähköisillä levyelementeillä, keraamiseen teippivaluprosessiin on mahdollista liittää ultraviolettisäteillä helposti korjattavaa polymeerimateriaalia, jota voidaan käyttää älykkäällä materiaalijärjestelmällä valmistetussa keraamisessa laminaattirakenteessa. Tunnistus- ja ohjaustoimintojen yhdistelmää ohjausjärjestelmän kanssa voidaan käyttää elektronisen keraamisen piirikalvon kerrostamiseen.

Pietsosähköisiä materiaaleja on käytetty laajasti informaation, biologian, sotilaallisen ja uuden energian aloilla. Nykyaikaisen tieteen ja teknologian kehittyessä, pietsosähköisten materiaalien tekniikan jatkuvassa parantamisessa uskotaan, että pietsosähköiset materiaalit leviävät ihmisten jokapäiväisen elämän jokaiseen nurkkaan. Lisäksi pietsosähköisten materiaalien valmistustekniikka ja sovelluskehitys ovat jatkossakin kuuma huolenaihe.