Primjena piezoelektrične keramike u novim područjima(1)

Budući da su braća Curie otkrila piezoelektrični učinak turmalina 1880. godine, povijest piezoelektrične keramike započela je od kvarca i BaTiO3, keramika je igrala važnu ulogu u povijesti piezoelektrike. Međutim, nakon otkrića PZT piezoelektrične keramike, brzina primjene piezoelektrične keramike je znatno ubrzana, a primjena piezoelektrične keramike je dobila novu situaciju.

Piezoelektrična keramika su funkcionalni keramički materijali koji međusobno pretvaraju mehaničku i električnu energiju i imaju piezoelektrični učinak. Takozvani piezoelektrični učinak odnosi se na pojavu da je polarizacija (ili električno polje) inducirana naprezanjem ili je naprezanje (ili deformacija) inducirano električnim poljem. Prvi je pozitivan piezoelektrični učinak, a drugi je negativan piezoelektrični učinak. Električni učinak. Do sada je ovaj piezoelektrični učinak Pretvornik s piezoelektričnom cijevi primijenjen je na mnoga područja blisko povezana s životima ljudi, uključujući industriju, vojsku, medicinu i svakodnevni život. Vidi se da je istraživanje piezoelektrične keramike od velikog značaja. S pojavom novih procesa i novih materijala, piezoelektrična keramika se mijenja svakim danom. Ovaj rad opisuje neke nove primjene piezoelektrične keramike. široka primjena piezoelektrične keramike naširoko se koristi. Općenito, može se podijeliti na kontrolu frekvencije, senzore pretvornika i optoelektroničke uređaje. piezoelektrični keramički uređaji za kontrolu frekvencije uključuju filtre, rezonatore i linije kašnjenja. Ovi se uređaji koriste u krugovima za odgodu uređaja za praćenje, mikroračunala i televizora u boji. Piezoelektrične keramičke ploče (piezoelektrični vibratori) stvaraju mehaničke vibracije na određenoj frekvenciji pod djelovanjem vanjskog izmjeničnog napona. Općenito, amplituda takve vibracije je mala, ali kada je frekvencija primijenjenog napona jednaka prirodnoj frekvenciji mehaničke vibracije piezoelektričnog vibratora, dolazi do rezonancije, a amplituda se znatno povećava. U to vrijeme, izmjenično električno polje stvara naprezanje inverznim piezoelektričnim učinkom, a naprezanje stvara struju pozitivnim piezoelektričnim učinkom.

Piezoelektrični uređaji naširoko se koriste ne samo u industrijskim i civilnim proizvodima, već iu vojnim primjenama. Na primjer, piezo keramički pretvornik već se dugo koristi za paljenje. Godine 1969. Kina je koristila piezoelektrične materijale na piezoelektričnim osiguračima, opremljena s novih 40 raketa i započela masovnu proizvodnju. Maksimalna godišnja proizvodnja premašila je 3 milijuna komada, a kumulativna proizvodnja u 103 godine bila je više od 20 milijuna komada. Postoje gotovo 103 varijante, koje se uglavnom koriste u projektilima za probijanje oklopa. Druga važna područja, poput radara, vojnih komunikacija i navigacijske opreme, zahtijevaju veliki broj piezokeramičkih filtara i piezoelektričnih SAW filtara. Kao što je američka tvrtka za procjenu tehnologije i tržišta nedavno istaknula u izvješću Tamar, piezoelektrični filtri su osnovna komponenta na koju ljudi obraćaju malo pozornosti, ali su važni bez njih. Suvremena komunikacijska, navigacijska i obrambena oprema neće raditi. Ova bitna uloga piezoelektričnog filtra stvorila je veliko tržište, a njegova se primjena nastavlja širiti. Uzmimo moj slučaj kao primjer. Razvio i proizvodio mnoge vrste piezoelektričnih keramičkih filtara, piezoelektričnih SAW filtara, SAW linija za kašnjenje i vibratora dugi niz godina; razvio i proizveo razne vrste piezoelektričnih akcelerometara, piezoelektričnih žiroskopa i tlačnih električnih inklinometara, itd., koji su naširoko korišteni u vojnim i civilnim aplikacijama.

2 nova uređaja i nove aplikacije

Tipična upotreba ovih novih keramičkih pokretača uključuje linearne aktuatore, klipne i šuplje pumpe, prekidače, zvučnike, mjerače tlaka, vibratore, vodene mlaznice i prijemnike, optičke deflektore, releje, uređaje za smanjenje i oduzimanje vibracija i inteligentne sustave. Konkretno, aktuatori od mramora i kupole imaju veliki potencijal u automobilskoj industriji, mogu se koristiti kao senzori i komponente prigušivača, preklopni elementi ventila. Mramorni aktuator se koristi u aplikacijama gdje je veličina mala, a odziv brz. Uspješno se koristi u optičkim skenerima. Disk za pohranu memorije visoke gustoće. Još jedna moguća upotreba pokretača tipa zrna, kao što je CDROM pogon i magnetsko-optički memorijski pogon za pohranu, je njegovo precizno pozicioniranje za transport. Mramorni i kupolasti aktuatori također se mogu koristiti u hidrofonima, akcelerometrima i aeroakustičkim pretvaračima. Značajke za različite vrste piezo keramičkih aktuatora. Piezoelektrični i elektrostrikcijski keramički aktuatori mogu se podijeliti na uređaje za kruti pomak i uređaje za rezonantni pomak. Uređaj za rezonantni pomak je izmjenično naprezanje generirano pobudom izmjeničnog električnog polja na mehaničkoj rezonantnoj frekvenciji, kao što je piezoelektrični ultrazvučni motor. Kako bi se zamijenio obični elektromagnetski motor. Istraživači su uložili mnogo napora u razvoj ultrazvučnih motora velike snage. Ultrazvučne motore karakterizira 'mala brzina i veliki moment', što je u izravnoj suprotnosti s velikom brzinom i malim momentom elektromagnetskih motora.

Ultrazvučni motor koji je trenutno u razvoju ima tip stojnog vala i tip stojnog vala prijenosnog vala, koji se također naziva tipom vibracijske spojnice. Vibrirajući član spojen je s piezoelektričnim aktuatorom kako bi proizveo horizontalno eliptično gibanje s kraja. Općenito, tip stojnog vala ima visoku učinkovitost, ali nedostaju problemi kontrole smjera pozitivnog i negativnog takta. Sada je razvijen linearni ultrazvučni motor koji kombinira više slojeva piezoelektričnih pokretača i metalnih nogu u obliku vilice za ugađanje. Budući da je frekvencija mehaničke rezonancije između dviju nogu malo drugačija, dvije noge se mogu kontrolirati promjenom pogonske frekvencije. Fazna razlika između vibracija savijanja. Njegovo klizno kretanje slično je konjskom korištenju prednjih i stražnjih nogu. Kada se pokreće naponom od 6 V od 98 kHz, ispitni motor veličine 20 mm × 20 mm × 5 mm ima maksimalnu brzinu od 20 m/s, maksimalnu vuču od 2 N i maksimalnu učinkovitost od 20 % (aktivirana snaga od 0,7 W). Ovaj motor je korišten na preciznim xY platformama.