Vijesti

Vi ste ovdje: Dom / Vijesti / Osnove piezoelektrične keramike / Primjena piezoelektričnih materijala i piezoelektrični efekti

Primjena piezoelektričnih materijala i piezoelektrični efekti

Pregleda: 2 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 2019-09-24 Porijeklo: stranica

Raspitajte se

Brzi razvoj svjetskog gospodarstva doveo je do naglog porasta potrošnje energije. S iscrpljivanjem neobnovljivih izvora energije i zaštitom okoliša, zemlje snažno razvijaju održivu čistu energiju. Čista energija poput svjetlosti, vjetra i sunčeve energije postupno uzrokuje
Piezoelektrični učinak može se koristiti za proizvodnju tlačne energije, jer ima prednosti jednostavne strukture, nema topline, nema elektromagnetskih smetnji, nema zagađenja, lako se postiže minijaturizacija i integracija, te s poboljšanjem piezoelektričnih svojstava piezoelektričnih materijala piezoelektrični disk pretvornik i nova energetska elektronika. Korištenje uređaja može zadovoljiti zahtjeve za napajanjem niskoenergetskih proizvoda i postati jedno od žarišta trenutnih istraživanja.
.
1 Princip piezoelektričnog efekta
Kada se neki dielektrik deformira vanjskim silama u određenom smjeru, dok dolazi do unutarnje polarizacije, na dvije suprotne površine piezo kristala pojavljuju se pozitivni i negativni naboji. Ova pojava se naziva piezoelektrični efekt. Piezoelektrični učinak se dijeli na pozitivni piezoelektrični učinak i inverzni piezoelektrični učinak. Takozvani pozitivni piezoelektrični učinak odnosi se na učinak dielektricizacije medija djelovanjem mehaničkog naprezanja i naelektrisanja površine. Nasuprot tome, kada se električno polje primijeni izvan kristala, kristal zahvaćen električnim poljem doživjet će mehaničku deformaciju, što se naziva inverzni piezoelektrični učinak.

2 Klasifikacija piezoelektričnih materijala
Piezoelektrični materijali doživjeli su nekoliko prekretnica u kvarcnim kristalima, piezoelektričnoj keramici, piezoelektričnim polimerima i piezoelektričnim kompozitima. Ukratko su predstavljene glavne vrste piezoelektričnih materijala.

1) Piezoelektrični keramički kristal.
Piezoelektrični kristali su materijali koji se koriste u ranom piezoelektričnom učinku, uglavnom kvarcni kristal (SiO2), piezoelektrični kristal topiv u vodi (kalijev natrijev tartarat) i kristal litij niobata. Zbog stabilnih performansi piezoelektričnog monokristala, cijena je visoka. Samo za standardne instrumente ili senzore s visokim zahtjevima točnosti. Razvoj piezoelektrične keramičke tehnologije postupno je zamijenio trend gore navedenih materijala. Međutim, posljednjih su godina znanstvenici iz raznih zemalja učinili mnogo rada na razvoju novih kristalnih piezoelektričnih materijala. Trenutno, jednokristalni piezoelektrični Razvijen je piezo keramički disk s najviše 2600pc/N i k33 do 0,95, a njegova gustoća skladištenja energije može doseći 130J/kg, što je više od 10 puta više od gustoće skladištenja piezoelektrične keramike. Provedena su istraživanja procesa proizvodnje piezoelektričnih materijala, a uspjeh masovne proizvodnje zasigurno će proširiti daljnju primjenu piezoelektričnih materijala.

2) Piezoelektrični materijal na bazi PbTiO3.
PbTiO3 (naziva se PT) piezoelektrični materijali naširoko se koriste u proizvodnji visokofrekventnih i visokotemperaturnih piezoelektričnih keramičkih komponenti. Trenutačno su provedena neka istraživanja na ovom materijalu, uglavnom u pripremi nanopraha PbTiO3, uključujući proizvodnju sirovina, metode proizvodnje i proizvodne procese. Raznolikost sirovina i kontinuirano ažuriranje proizvodnih procesa učinili su da se učinak PbTiO3 neprestano poboljšava. Trenutno se materijal naširoko koristi u sondi, ultrazvučnom i industrijskom ispitivanju bez razaranja.

3) Piezoelektrična keramika.
Piezoelektrična keramika je umjetno proizveden polikristalni piezoelektrični materijal. Razvoj tehnologije obrade omogućio je da se veličina piezoelektrične keramike svede na submikronsku, tako da se podloga može stanjiti i pojavljuje se sitnozrnata piezoelektrična keramika. Ovaj materijal povećava frekvenciju niza i smanjuje gubitak niza, ali također smanjuje učinke piezoelektričnog učinka. Razvoj nanotehnologije poboljšao je piezoelektrični učinak finozrnate piezoelektrične keramike, a njen piezoelektrični učinak usporediv je s piezoelektričnom keramikom krupnog zrna. Trenutno su istraživanje i razvoj piezoelektričnih keramičkih materijala od interesa za sve zemlje.

4) Kompoziti s visokim udjelom polimera.
Istraživanja piezoelektričnih polimernih kompozita započela su ranih 1970-ih. S gledišta uporabe, piezoelektrični polimeri mogu se klasificirati u piezoelektrične plastike, piezoelektrične gume, piezoelektrične smole, piezoelektrične visoko polimerne kompozite i sintetske polipeptide. Piezoelektrična plastika temelji se na sintetskim ili prirodnim piezoelektričnim polimerima, koji se mogu oblikovati tijekom obrade, a proizvod može na kraju zadržati konstantan oblik piezoelektričnog polimera. Piezoelektrična guma je opći naziv za visoko elastične piezoelektrične polimere. Općenito, piezoelektrični polimeri s velikim istezanjem, vlačnom čvrstoćom i otpornošću u temperaturnom rasponu od -130 °C do 150 °C svi su prešani u obrađenom piezoelektričnom polimeru. Električna guma se posebno može podijeliti na piezoelektričnu silikonsku gumu, piezoelektričnu fluororučuk i tako dalje. Piezoelektrična smola je polučvrsti, čvrsti ili pseudočvrsti amorfni piezoelektrični polimer, proziran ili proziran, piezoelektrična piezoelektrična smola kao što je najlon-11, amorfni polarni izmjenični kopolimer cijanida - vinil acetata, polipropilena, polikarbonata i slično. Zatim je razvijen piezoelektrični visokopolimerni kompozitni materijal, koji se sastoji od dva ili više različitih piezoelektričnih materijala putem fizičkog miješanja ili kemijskog cijepljenja, itd., koji su 'dužina na duljinu' i imaju bolju izvedbu od bilo kojeg od njih. Češće se koristi materijal, PZT-epoksi smola, keramičko-polimerni piezoelektrični materijal. Ne postoje stroga ograničenja za piezoelektrične polimere, bilo da su izvedeni iz sastava materijala ili oblika gotovog proizvoda.

3 Primjena piezoelektričnog učinka
Tehnologija piezoelektričnog učinka naširoko se koristi u izradi raznih pretvarača, aktuatora i senzora. Tipičan primjer primjene piezoelektričnih učinaka u pretvaračima je primjena vremenskog kašnjenja električnog signala. U prošlosti je linija kašnjenja koju je izradio prijenosni vod bila velikog volumena, a gubitak signala je velik tijekom prijenosa. Piezoelektrični pretvarač je pričvršćen na prijenosni pretvarač i prijemni pretvarač na čvrstom mediju, a električni signal se prenosi kroz inverzni piezoelektrični učinak. Signal se pretvara u akustični signal i širi u čvrstom mediju. Nakon određenog vremenskog razdoblja, akustični signal se pretvara u električni signal od strane prijamnog pretvornika putem pozitivnog piezoelektričnog učinka, a zadatak kašnjenja signala je dovršen. Budući da je brzina zvučnih valova u čvrstom mediju pet redova veličine sporija od brzine elektromagnetskog vala, kašnjenje signala može se postići samo s malim čvrstim medijem. Linija kašnjenja napravljena od piezoelektričnog pretvornika ima karakteristike malog volumena, male težine, stabilne performanse i slično, i relativno je laka za proizvodnju. Korištenjem inverznog piezoelektričnog učinka mogu se izraditi različiti aktuatori. Piezoelektrični aktuatori mogu se podijeliti na krute pokretače pomaka i rezonantne pokretače pomaka prema različitim metodama pogona. Piezoelektrični aktuatori ne zahtijevaju prijenosni mehanizam i postižu visoku točnost upravljanja pomakom. U isto vrijeme, brzina odziva je velika, nema mehaničkog razmaka anastomoze, može se ostvariti kontrola pomaka praćenja napona, a izlazna snaga je velika, a potrošnja energije niska. Kina je postigla izvanredne rezultate u ovom području, kao što su piezoelektrični ultrazvučni motori, mikro-roboti i male hvataljke. Korištenjem piezoelektričnog učinka mogu se proizvesti različiti senzori, kao što su piezoelektrični senzori tlaka, ultrazvučni senzori i piezoelektrični senzori ubrzanja.

Piezoelektrične akcelerometre karakterizira njihova jednostavna struktura, mala veličina, mala težina i dug životni vijek. Naširoko su korišteni u mjerenju vibracija i udara zrakoplova, automobila, brodova, mostova i zgrada, posebno u zrakoplovstvu i imaju poseban status u području zrakoplovstva. Piezoelektrični senzori također se mogu koristiti za mjerenje tlaka unutarnjeg izgaranja i vakuuma, a koriste se u vojnoj industriji i biomedicinskim mjerenjima. Osim toga, piezoelektrična mjerna tehnologija može se koristiti i za izradu različitih mjernih instrumenata poput piezoelektričnih žiroskopa i piezoelektričnih mjerača protoka, kao i diskriminatora, piezoelektričnih oscilatora, transformatora, filtara itd., koji se proizvode u proizvodnji, životnom vijeku, znanstvenim istraživanjima i nacionalnoj obrani. piezo disk

Sa svojim jedinstvenim prednostima, piezoelektrični učinak Tehnologija HIFU keramičkih sondi naširoko se koristi u današnjoj rastućoj potražnji za energijom. U ovom radu piezoelektrični materijali predstavljeni su s četiri aspekta: piezoelektrični kristal, piezoelektrični materijal PbTiO3, piezoelektrična keramika i visoko polimerni kompozit. Prikazana je primjena ove tehnologije u pretvaračima, aktuatorima i senzorima. Vjerujem da će nam razvoj piezoelektrične tehnologije donijeti bolje sutra. Osigurati kvalitetu gradnje i smanjiti pojavu sigurnosnih nezgoda tijekom procesa gradnje. Uvođenje novih tehnologija u proces gradnje može ne samo poboljšati kvalitetu gradnje, već i poboljšati sigurnost procesa gradnje, kao što je korištenje tehnologije live online opreme za testiranje.

4) Pojačati održavanje građevinske opreme.
U dugotrajnoj uporabi električne građevinske opreme, to će biti pod utjecajem industrijskog onečišćenja i onečišćenja okoliša. Kako bi se ovi učinci smanjili potrebno je prije gradnje odgovarajuće pripremiti. Na primjer, pretkorozivna obrada izoliranih žica prije izgradnje ili izbor izolatora s jakom sposobnošću zaštite od onečišćenja te redovito održavanje i održavanje opreme.