Mitä pietsosähköinen keramiikka tarkoittaa?

Pietsosähköinen keramiikka on toiminnallinen pzt-keraaminen materiaali, joka voi muuttaa mekaanista energiaa ja sähköenergiaa. Ns. pietsosähköisellä efektillä tarkoitetaan sitä positiivista pietsosähköistä vaikutusta, että kun jotkin väliaineet ovat mekaanisen paineen alaisia, vaikka paine olisi yhtä pieni kuin ääniaallon värähtely, se aiheuttaa muotoon muutoksia, kuten puristusta tai venymistä, mikä saa väliaineen pinnan varautumaan. Päinvastoin, kun jännittävää sähkökenttää käytetään, väliaine tuottaa mekaanisen muodonmuutoksen, jota kutsutaan käänteiseksi pietsosähköiseksi efektiksi.                   

       Vuonna 1880 ranskalaiset Curie-veljet löysivät 'pietsosähköisen ilmiön'. Vuonna 1942 ensimmäinen pietsosähköinen keraaminen materiaali, bariumtitanaatti, valmistettiin Yhdysvalloissa, entisessä Neuvostoliitossa ja Japanissa. Vuonna 1947 syntyi bariumtitanaattimikro, ensimmäinen pietsosähköinen keraaminen laite. 1950-luvun alussa kehitettiin onnistuneesti toinen pietsosähköinen keraaminen materiaali, lyijysirkonaattititanaatti, jonka suorituskyky oli paljon parempi kuin bariumtitanaatti. Sen jälkeen pietsosähköisen keramiikan kehitys on siirtynyt uuteen vaiheeseen. 1960-luvulta 1970-luvulle pietsosähköistä keramiikkaa on parannettu ja niistä on tullut yhä täydellisempiä. Esimerkiksi lyijyzirkonaattititanaattibinäärinen pietsosähköinen keramiikka, jota parannettiin monilla pietsosähköisillä elementeillä, ilmaantui myös lyijyzirkonaattititanaattipohjaiseen kolmi- ja kvaternääriseen pietsosähköiseen keramiikkaan. Näillä PZT-materiaaleilla on erinomaiset ominaisuudet, yksinkertainen valmistus, alhaiset kustannukset ja laaja käyttö.                           
Pietsosähköinen sytytin, liikkuva röntgenvirtalähde ja vaipan räjähdyslaite voidaan valmistaa käyttämällä pietsosähköisen keramiikan ominaisuuksia muuttamaan ulkoinen voima sähköenergiaksi. Kahdesta pietsosähköisestä keraamisesta pylvästä, joiden halkaisija on 3 mm ja korkeus 5 mm tavallisen piikivin sijaan, voidaan valmistaa kaasuelektroninen sytytin, joka voi syttyä jatkuvasti kymmeniä tuhansia kertoja. Käyttämällä pietsosähköistä keramiikkaa sähköenergian muuntamiseksi ultraäänivärähtelyksi voidaan tutkia vedenalaisten kalojen sijaintia ja muotoa, suorittaa metallin ainetta rikkomaton testaus, ultraäänipuhdistus ja ultraäänihoito, ja niistä voidaan myös valmistaa erilaisia ​​ultraäänileikkureita, hitsauslaitteita ja juotoskolvia muovin ja jopa metallin käsittelyyn.                 

     Pietsosähköinen keramiikka on herkkä ulkoisille voimille, joten se voi jopa havaita lentävien hyönteisten siipien häiriön ilmaan yli kymmenen metrin päässä ja muuntaa erittäin heikon mekaanisen tärinän sähköisiksi signaaleiksi. Tällä ominaisuudella pietsosähköistä levykidettä voidaan käyttää luotainjärjestelmässä, meteorologisessa havaitsemisessa, telemetriassa ympäristönsuojelussa, kodinkoneissa ja niin edelleen. Nykyään pietsosähköistä keramiikkaa ovat soveltaneet tutkijat monilla aloilla, kuten maanpuolustusrakentamisessa, tieteellisessä tutkimuksessa, teollisessa tuotannossa ja ihmisten elämässä, ja siitä on tullut monipuolinen ihminen informaation aikakaudella.                  

 Ilmailun alalla pietsosähköisestä keramiikasta valmistettu pietsosähköinen gyroskooppi on avaruudessa lentävän avaruusaluksen ja keinotekoisen satelliitin 'peräsin'. Vain 'peräsimen', avaruusaluksen ja keinotekoisen satelliitin avulla voimme taata sen kiinteän sijainnin ja suunnan. Perinteinen mekaaninen gyroskooppi, jolla on lyhyt käyttöikä, huono tarkkuus ja alhainen herkkyys, ei voi täyttää avaruusalusten ja satelliittijärjestelmän vaatimuksia. Pienkokoisella pietsokeraamisella sylinteriputkella on korkea herkkyys ja luotettavuus. Syvämereen sukeltavat sukellusveneet on varustettu kaikuluotainjärjestelmillä, joita kutsutaan vedenalaisiksi partioiksi. Se on välttämätön väline vedenalaiseen navigointiin, vedenalaiseen viestintään, vihollisten alusten tiedustelemiseen, vihollisen miinojen puhdistamiseen ja myös tehokas työkalu meren luonnonvarojen kehittämiseen. Se voi havaita kalaryhmiä, tutkia merenpohjan topografiaa jne. Tässä luotainjärjestelmässä pietsosähköinen keraaminen vedenalainen akustinen muunnin. Kun vedenalaisen akustisen muuntimen lähettämä akustinen signaali koskettaa kohdetta, se tuottaa heijastussignaalin, jonka vastaanottaa toinen vastaanottava vedenalainen akustinen muunnin, joten kohde löytyy. Tällä hetkellä pietsosähköinen keramiikka on yksi parhaista materiaaleista vedenalaisen akustisen muuntimen valmistukseen.               

 Lääketieteessä lääkärit asettavat ultraäänipietsosähköisen levyanturin ihmiskehon tutkimusosaan, lähettäen ultraääniaallon sähköistymisen jälkeen ja lähettävät sen ihmiskehon kudokseen kaiun luomiseksi, vastaanottavat sitten kaiun ja näyttävät sen fluoresoivalle näytölle, jotta lääkärit voivat ymmärtää ihmiskehon sisäisen tilan. Teollisuudessa geologisessa ilmaisimessa on pietsosähköisiä keraamisia elementtejä, joiden avulla voidaan arvioida kerrosten geologisia olosuhteita ja selvittää maanalaisia ​​mineraaliesiintymiä. Lisäksi keraaminen muuntaja, television muuntaja, on kooltaan pienempi ja kevyempi, ja sen hyötysuhde on 60-80%. Se kestää korkean 30 000 voltin jännitteen, pitää jännitteen vakaana ja poistaa täysin TV-kuvan epäterävyyden ja muodonmuutoksen viat. Tällä hetkellä suurin osa ulkomailla valmistetuista televisioista käyttää pietsosähköisiä keraamisia muuntajia. 15 tuuman kuvaputki 75 mm:n pietsosähköisellä keraamisella muuntajalla riittää. Tämä tekee televisiosta pienemmän ja kevyemmän.                     
 Pietsosähköistä keramiikkaa käytetään myös laajasti jokapäiväisessä elämässä. Tavallisesta piikivistä valmistettu sähköinen kaasusytytin korvataan kahdella pietsosähköisellä keraamisella pylväällä, joiden halkaisija on 3 mm ja korkeus 5 mm. Se voidaan sytyttää jatkuvasti kymmeniä tuhansia kertoja. Samalla periaatteella valmistettu elektroninen sytytyspistooli on erinomainen työkalu kaasuliesi sytyttämiseen. Mukana on myös eräänlainen pietsosähköisistä keraamisista komponenteista tehty lastenlelu, kuten lelupennun vatsaan asennettu pietsosähköisestä keramiikasta valmistettu summeri, joka antaa aidon ja mielenkiintoisen äänen.                   
 

Korkean teknologian kehittyessä pietsosähköistä keramiikkaa käytetään yhä laajemmin. Sen lisäksi, että sitä käytetään korkean teknologian alalla, se on enemmän ihmisten palvelemista jokapäiväisessä elämässä ja paremman elämän luomista ihmisille.