Primjena piezoelektričnih tankoslojnih materijala

Piezoelektrični filmovi naširoko se koriste zbog svojih izvrsnih performansi. Piezoelektrični debeli filmovi mogu se koristiti za proizvodnju raznih mikrouređaja, kao što su mikropumpe, ultrazvučni motori, rezonatori, piroelektrični senzori debelog sloja, aktuatori debelog filma, mikroelektrični senzori itd.

 

1. Hidrofon i sonar

Hidrofoni s jednom dijafragmom tvrtke General Electric Company s 2,5 μm debelim PVD F piezoelektričnim filmom kao supstratom, piezo keramički disk može se koristiti u medicinskim i NDE sondama, a može se koristiti u rasponu od 0,5 do 50 HZ karakterizacije i kalibracije. Zbog dugoročne stabilnosti i ponovljivosti ovih uređaja, ove karakteristike hidrofona iskorištene su za razvoj nove vrste multivarijantnog instrumenta. Podvodni sonarni sustav za skeniranje sastoji se od 100 PVDF supstratnih hidrofona za podvodne sigurnosne/spašavačke uređaje. Ovaj uređaj je proizveden prije nekoliko godina. Sustav koristi pasivni način rada s radnom frekvencijom od 1 do 1 000 HZ. Također može raditi na tri različite frekvencije u aktivnom načinu rada. Ovim sustavom se može detektirati male podmornice do 3 km udaljenosti također mogu detektirati motore do 600 m udaljenosti, a kut odstupanja je manji od 5'. Nedavni proračunski model hidrofona pokazuje da ako je PVD F element pravilno dizajniran, hidrofon može detektirati signale veće od 10 dB u demonstraciji sustava.

2. Antivegetativni premaz

Piezo film ima vrlo široku perspektivu u primjenama protiv obraštanja. Trenutačno su Nacionalni institut za istraživanje i Sveučilište u Montrichu proveli istraživanje protiv obraštanja piezoelektričnih filmova. Dokazano je da je piezoelektrični film učinkovitiji za mjerenje vibracija polimera u ljusci. Stoga se može koristiti za sprječavanje približavanja većine morskih organizama koji će uzrokovati onečišćenje brodova. Osim toga, Delft Scientific Research Institute u Nizozemskoj proširuje zaključke koje je dobio na veće metalne strukture, kao što su školjke trgovačkih brodova. U isto vrijeme, isti princip od piezo keramički disk kristal se proučava kako proizvesti površine protiv smrzavanja u zrakoplovima.

3. Medicina

Trenutno se aktivno proučava primjena PVDF-a u medicini. U mnogim zemljama mnoge bebe umiru od SIDS-a ili drugih sindroma svake godine. Kako bi se smanjila stopa iznenadne smrtnosti dojenčadi, najmanje tri tvrtke u Nizozemskoj i Sjedinjenim Državama proizvode respiratorni monitor. A

Ovaj monitor stavlja prostirku s PVD F piezoelektričnim filmom ispod djetetova tijela kako bi kontinuirano pratio blage vibracije uzrokovane disanjem i otkucajima srca (osobito noću), kada interval disanja ili otkucaja srca premaši U unaprijed postavljenom vremenskom razdoblju, recimo 20 s, pokrenut će alarm, koji može spriječiti gušenje i smrt bebe na vrijeme i učinkovito.

4. Elektrode

Ako je vanjska površina elektrode prekrivena slojem PVDF piezoelektričnog polimera, ona može pretvoriti informacije poput vibracija, udara, pritiska, naprezanja i naprezanja u električne signale. Za ovu vrstu elektrode, za kvazistatički ulaz od niske frekvencije do visoke frekvencije, njezin izlaz može uvijek zadržati svoje frekvencijske karakteristike, a izlaz električnog signala ima linearni odnos s primijenjenim tlakom. U isto vrijeme, ova elektroda također ima dobru temperaturnu stabilnost, pogodna za različita okruženja od -40 ~ 70 ℃. Raspon je općenito od 0,25 do 25 p C/N. Motanjem uskog piezoelektričnog lista u krug može se dobiti osjetljiva piezoelektrična elektroda vrijednosti 40 p C/N.

5. Zrakoplovstvo i navigacija

'Prijenosni automatski sustav za daljinsku inspekciju' koji je razvila tvrtka Research, skraćeno PAR IS, jedan je od prvih naprednih uređaja koji su ušli u eru robe. Ovaj sustav posebno je dizajniran za pregled na licu mjesta slojevitih struktura velikih površina ili kompozitnih struktura.

Ključni element je 200×200 mm deformabilni PVDF piezoelektrični film, koji sadrži 1024 pretvarača. Fleksibilnost ovog filma je vrlo dobra i može u potpunosti pristajati na zakrivljenu površinu polumjera zakrivljenosti 4. Uređaj povezan s njim također ima ručni upravljač, uzorkivač podataka i uređaj za prikaz.

Ovaj prijemnik ima ukupni omjer signala i šuma od 100 dB i središnju frekvenciju od 2,5 M Hz. Grafit-epoksidni kompoziti na zrakoplovima ili velikim strukturama na brodovima mogu se koristiti za praktično testiranje. Za aluminij i čelik već su postignuti zadovoljavajući rezultati u tom pogledu. Za ovu konkretnu primjenu PVD F, utvrđeno je da je film s biaksijalnim polaritetom prikladniji od filma s jednoosnim polaritetom.

6. Praćenje konstrukcije

PVD F piezoelektrični film također ima određene primjene u strukturnom nadzoru. Provedeno je sustavno istraživanje osnovnih karakteristika PVD F piezoelektrične filmske nadzorne strukture. Provedeno je ispitivanje dinamičkog i statičkog odziva PVDF strukture za praćenje piezoelektričnog filma. Istodobno je također provedena preliminarna studija o udarnom opterećenju konstrukcije pomoću PVDF piezoelektričnog filma. .

Kao primjena piezoelektrični disk pretvornik je sve opsežniji, bit će dobro razvijen u budućnosti. Tehnologija proizvodnje piezoelektričnog tankog filma također će se razvijati prema visokoj učinkovitosti, niskoj cijeni i visokoj kvaliteti. Budući da CVD metoda ima bolju pokrivenost, može se taložiti na duboke rupe, stepenice, udubljenja ili druge složene trodimenzionalne oblike. Osim toga, metoda kemijskog taloženja iz pare također može kontrolirati stehiometrijski omjer pripremljenog filma u širokom rasponu, što je vrlo istaknuto u usporedbi s drugim metodama. Troškovi i operativni troškovi opreme za kemijsko taloženje iz pare relativno su niski, prikladni i za serijsku proizvodnju i za kontinuiranu proizvodnju i imaju dobru kompatibilnost s drugi postupci obrade. Stoga će se u budućnosti dobro primjenjivati ​​korištenje CVD metode za pripremu piezoelektričnih filmova, a piezoelektrični filmovi će se bolje koristiti.