Primjena visokotemperaturnih piezoelektričnih keramičkih materijala

1) Status istraživanja visokotemperaturnih piezoelektričnih keramičkih materijala: SiO2 je jedan od najranijih piezoelektričnih materijala primijenjenih na uređaje. Zbog svoje stabilne rezonantne frekvencije i dobre temperaturne stabilnosti, široko se koristi u kontroli proizvodnje i upravljanju svim komunikacijskim sustavima. U komponentama, kao što su satovi, mikroprocesori, itd. Olovni bizmut citrat (PN) ima volframovu brončanu strukturu, nisku vrijednost mehaničkog faktora kvalitete (Qm), visok omjer d33 prema d31, i naširoko se koristi u nerazornom ispitivanju (NDT) i medicinskoj dijagnostici. Litijev niobat (LiNbO3) i litijev niobat (LiTaO3) slične su strukture i performansi i često se nazivaju kristalima koji imaju strukturu tipa litijeva niobata. S dobrim piezoelektričnim, piroelektričnim, feroelektričnim, elektrooptičkim i nelinearnim optičkim svojstvima, naširoko se koristi za izradu visokotemperaturnih pretvarača, filtara, piroelektričnih infracrvenih detektora, laserskih modulatora i raznih funkcionalnih uređaja kao što su frekvencijski množitelji.

2) Piezoelektrična keramika zapravo je polarizirana feroelektrična keramika s piezoelektričnim učinkom, koja je piezo cilindrični keramički pretvornik od piezo keramičkog materijala s međusobnom pretvorbom mehaničke energije i električne energije. Korištenjem piezoelektrične keramike za pretvaranje vanjskih sila u električnu energiju, mogu se proizvesti piezoelektrični upaljač, mobilni izvori napajanja X-zrakama i detonatori projektila; piezoelektrična keramika može se koristiti za pretvaranje ultrazvučne energije u ultrazvučne vibracije, koje se mogu koristiti za određivanje položaja podvodnih riba. I oblik, nerazorno ispitivanje metala, ultrazvučno čišćenje također se može napraviti u raznim ultrazvučnim rezačima, opremi za zavarivanje i lemilici, obradi plastike, pa čak i metala. Piezoelektrična keramika je vrlo osjetljiva i može pretvoriti izuzetno slabe mehaničke vibracije u električne signale. Osjetljivost čak može osjetiti uznemirenje letećih insekata koji mašu krilima više od deset metara. Može se koristiti za sonarne sustave, meteorološku detekciju, telemetriju okoliša, predviđanje potresa.

3) Piezoelektrični polimeri keramičkih pretvarača s piezoelektričnim diskovima smatraju se idealnim materijalima za robotske senzore. Ima karakteristike otpornosti na habanje, male težine, visoke osjetljivosti, niske akustične impedancije, lako se pričvršćuje na složene površine, niske cijene i širokog frekvencijskog pojasa. Senzori koji koriste piezoelektrične funkcije uključuju taktilne senzore, senzore ubrzanja i senzore blizine (senzori udaljenosti). Senzori koji koriste piroelektrične funkcije uključuju senzore blizine (sigurnosni senzori), kontaktne senzore (distribuirane), senzore za identifikaciju materijala i infracrvene kamere.

4) Primjena kompozitnih materijala od piezoelektričnih vlakana ima strukturno smanjenje vibracija, kompozitni materijali od piezoelektričnih vlakana mogu se dizajnirati iz osjetnog pokretača i primijeniti na identifikaciju frekvencijskog odziva grede. Ovaj se materijal koristi u sustavu prigušivanja okomitog repa zrakoplova kako bi se suzbile vibracije nastale tijekom leta i testirala izvedba kompozita od piezoelektričnih vlakana u aktivnoj kontroli vibracija repa. Rezultati ispitivanja pokazuju da materijal ima dobre performanse osjetila i pogona, a učinak prigušenja je bolji nego kod piezo keramičkih sondi.

5) Primjena ultrazvučnog cilindričnog keramičkog pretvornika u tehnologiji vlastitog napajanja mikroelektroničkih uređaja. Zbog jedinstvenih karakteristika elektromehaničke pretvorbe piezoelektričnih materijala, mnogi kombajni koriste piezoelektrične materijale (elemente) kao komponente za pretvorbu energije i izlazne komponente. Spajanjem s drugim materijalnim mehanizmima, piezoelektrični materijali također mogu pretvoriti oblike energije koji nisu mehanička energija u izlaznu električnu energiju za više oblika prikupljanja energije. Piezoelektrični materijali u fleksibilnim strukturama naširoko se koriste u vibracijama, mjerenjima i upravljanju sve većom brzinom zbog svojih jedinstvenih svojstava. Na osjetnoj i upravljačkoj strani pametnih struktura s integriranim kontrolnim sustavom koriste se piezoelektrični materijali. Točno praćenje odziva fleksibilne strukture može se lako postići, tako da se može učinkovito kontrolirati.

6) Piezoelektrični transformator je elektronički uređaj u čvrstom stanju koji se temelji na piezoelektričnom učinku. Koristi pozitivni piezoelektrični učinak i inverzni piezoelektrični učinak piezoelektričnog keramičkog materijala kako bi se dovršila međusobna pretvorba između mehaničke energije i električne energije i ostvarila pretvorba visokog i niskog napona. Jedna od najtipičnijih primjena piezoelektričnih transformatora je pogon CCFL (fluorescentne svjetiljke s hladnom katodom). DC-DC pretvarač puno je lakši od tradicionalnog elektromagnetskog transformatora, a gustoća energije i učinkovitost mogu se znatno poboljšati. Električni transformator ima prednosti velike gustoće snage, visoke strujne izolacije, niske elektromagnetske interferencije, itd., i može zamijeniti elektromagnetski transformator u nekim područjima primjene. U potpunosti iskoristite njegove prednosti, ne samo da možete ostvariti minijaturizaciju pretvarača, već i riješiti postojanje u energetskoj elektronici. Problemi s elektromagnetskim smetnjama (EMI).

7) Piezoelektrični aktuatori su uređaji koji koriste mehaničke inverzne učinke za formiranje mehaničkih pogona ili kontrola. Budući da ultrazvučni polarizirani piezo pretvornici imaju prednosti brzog odziva, visoke preciznosti i zaštite od smetnji, pogonski i kontrolni uređaj izrađen od piezoelektričnog tijela ima jednostavnu strukturu i brzu reakciju. Piezoelektrični pogonski i upravljački uređaj koji je trenutno razvijen uglavnom uključuje ultrazvučni motor i precizni itd., i uspješno se primjenjuje u mnogim područjima kao što su obrana, biomedicina i optoelektronika.

Uloga piezoelektričnih materijala u sustavima pametnih materijala, kao što su piezo keramički aktuatori, koji se također mogu koristiti kao senzori u sustavima i strukturama pametnih materijala. Budući da piezoelektrična keramika i piezoelektrični polimeri predstavljaju mjerljive električne signale za primijenjena naprezanja. Važna primjena piezoelektričnih vlakana je izrada kompozita od piezoelektričnih vlakana (PFC), koji su kombinacija senzora i pogona. Prilagodljiva struktura sustava i struktura inteligentnih materijala jedna je od značajki koje se mogu prilagoditi. To je realizacija strukturnog oblika i kontrola vibracija. Ovo je od vitalnog značaja za zrakoplovstvo i svemirske letjelice. Kompoziti od piezoelektričnih vlakana (PFC) predstavljaju dobar materijal za adaptivne strukture. Osim prigušenih aplikacija za smanjenje buke, kako bi se postigla minijaturizacija senzora i pokretača te izrada složenih oblika, poželjno je uključiti tehnologije u industriji poluvodiča, kao što je litografija. Kako bi se litografija učinila jednostavnom za izvođenje na elementima piezoelektričnog diska, moguće je ugraditi polimerni materijal koji se lako popravlja ultraljubičastim zrakama u proces lijevanja keramičke trake, koji se može koristiti u keramičkoj laminatnoj strukturi pripremljenoj pomoću pametnog sustava materijala. Kombinacija senzorskih i pokretačkih funkcija s kontrolnim sustavom može se koristiti za odlaganje elektroničkog keramičkog filma na silicijski integrirani krug.

Piezoelektrični materijali imaju široku primjenu u informacijskoj, biološkoj, vojnoj i novoj energiji. S razvojem moderne znanosti i tehnologije, stalnim poboljšanjem tehnologije piezoelektričnih materijala, vjeruje se da će se piezoelektrični materijali proširiti na svaki kutak svakodnevnog života ljudi. Štoviše, tehnologija pripreme i razvoj primjene piezoelektričnih materijala i dalje će biti vruća tema za zabrinutost.