Što znači piezoelektrična keramika?

Piezoelektrična keramika je funkcionalni pzt keramički materijal koji može transformirati mehaničku i električnu energiju. Takozvani piezoelektrični učinak odnosi se na pozitivan piezoelektrični učinak da kada su neki mediji pod mehaničkim pritiskom, čak i ako je pritisak tako mali kao što je vibracija zvučnog vala, proizvest će promjene u obliku kao što su kompresija ili istezanje, što će uzrokovati naelektrisanje površine medija. Naprotiv, kada se primijeni uzbudljivo električno polje, medij će proizvesti mehaničku deformaciju, što se naziva obrnuti piezoelektrični učinak.                   

       Godine 1880. francuska braća Curie otkrila su 'piezoelektrični efekt'. Godine 1942., prvi piezoelektrični keramički materijal, barijev titanat, napravljen je u Sjedinjenim Državama, bivšem Sovjetskom Savezu i Japanu. Godine 1947. rođen je pikap barij-titanat, prvi piezoelektrični keramički uređaj. Početkom 1950-ih uspješno je razvijen još jedan piezoelektrični keramički materijal, olovo cirkonat titanat, s mnogo boljim performansama od barijevog titanata. Od tada je razvoj piezoelektrične keramike ušao u novu fazu. Od 1960-ih do 1970-ih piezoelektrična keramika se usavršavala i postajala sve savršenija. Na primjer, binarna piezoelektrična keramika olovo cirkonat titanat poboljšana mnogim piezo elementima, ternarna i kvaternarna piezoelektrična keramika na bazi olovo cirkonat titanata također se pojavila. Ovi PZT materijali imaju izvrsna svojstva, jednostavnu izradu, nisku cijenu i široku primjenu.                           
Piezoelektrični upaljač, mobilni izvor napajanja X-zrakama i uređaj za detonaciju granata mogu se proizvesti korištenjem karakteristika piezoelektrične keramike za pretvaranje vanjske sile u električnu energiju. Koristeći dva piezoelektrična keramička stupa promjera 3 mm i visine 5 mm umjesto običnog kremena, može se napraviti plinski elektronski upaljač koji može neprekidno paliti desetke tisuća puta. Korištenje piezoelektrične keramike za pretvaranje električne energije u ultrazvučne vibracije može se koristiti za istraživanje položaja i oblika podvodnih riba, provođenje nerazornog ispitivanja metala, ultrazvučno čišćenje i ultrazvučni medicinski tretman, a također se mogu napraviti u razni ultrazvučni rezači, uređaji za zavarivanje i lemilice za obradu plastike, pa čak i metala.                 

     Piezoelektrična keramika osjetljiva je na vanjske sile, pa čak može osjetiti smetnju krila letećih kukaca u zrak udaljen više od deset metara, te pretvoriti izuzetno slabe mehaničke vibracije u električne signale. S ovom karakteristikom, piezoelektrični pločasti kristal može se koristiti u sonarnom sustavu, meteorološkoj detekciji, telemetriji, zaštiti okoliša, kućanskim aparatima i tako dalje. Danas su znanstvenici primijenili piezoelektričnu keramiku u mnogim područjima, kao što su izgradnja nacionalne obrane, znanstveno istraživanje, industrijska proizvodnja i život ljudi, te je postala svestrana osoba u informacijskom dobu.                  

 U području zrakoplovstva, piezoelektrični žiroskop izrađen od piezoelektrične keramike je 'kormilo' svemirskih letjelica i umjetnih satelita koji lete u svemiru. Samo uz pomoć 'kormila', svemirskih letjelica i umjetnih satelita možemo jamčiti njegovu fiksnu poziciju i kurs. Tradicionalni mehanički žiroskop, s kratkim vijekom trajanja, slabom preciznošću i niskom osjetljivošću, ne može zadovoljiti zahtjeve svemirskih letjelica i satelitskog sustava. Piezokeramička cilindrična cijev male veličine ima visoku osjetljivost i pouzdanost. Podmornice koje zaranjaju u duboko more opremljene su sonarnim sustavima zvanim podvodni izviđači. Nezaobilazna je oprema za podvodnu navigaciju, podvodne komunikacije, izviđanje neprijateljskih brodova, čišćenje neprijateljskih mina, a također i moćan alat za razvoj morskih resursa. Može otkriti skupine riba, istražiti topografiju morskog dna itd. U ovom sonarnom sustavu, Piezoelektrični keramički podvodni akustični pretvornik. Kada akustični signal koji emitira podvodni akustični pretvornik dodirne metu, proizvest će signal refleksije, koji prima drugi prijemni podvodni akustični pretvornik, tako da je cilj pronađen. Trenutno je piezoelektrična keramika jedan od najboljih materijala za izradu podvodnih akustičnih pretvarača.               

 U medicini, liječnici stavljaju ultrazvučni piezoelektrični disk sonde na dio ljudskog tijela koji se ispituje, šaljući ultrazvučni val nakon što je naelektrisan, i šalju ga u tkivo ljudskog tijela da generira eho, zatim primaju eho i prikazuju ga na fluorescentnom ekranu, tako da liječnici mogu razumjeti unutarnje stanje ljudskog tijela. U industriji postoje piezoelektrični keramički elementi u geološkom detektoru, koji se mogu koristiti za procjenu geoloških uvjeta slojeva i otkrivanje podzemnih mineralnih naslaga. Osim toga, keramički transformator, transformator u televizoru, manjih je dimenzija i lakše težine, s učinkovitošću od 60% - 80%. Može izdržati visoki napon od 30 000 volti, održavati napon stabilnim i potpuno eliminirati nedostatke zamućenja i deformacije TV slike. Trenutno većina TV prijemnika proizvedenih u stranim zemljama koristi piezoelektrične keramičke transformatore. Dovoljna je slikovna cijev od 15 inča s piezoelektričnim keramičkim transformatorom od 75 mm. To TV čini manjim i lakšim.                     
 Piezoelektrična keramika također se široko koristi u svakodnevnom životu. Plinski elektronski upaljač od običnog kremena zamijenjen je s dva piezoelektrična keramička stupa promjera 3 mm i visine 5 mm. Može se paliti desetke tisuća puta neprekidno. Elektronski pištolj za paljenje po istom principu izvrstan je alat za paljenje plinske peći. Tu su i svojevrsne dječje igračke od piezoelektričnih keramičkih komponenti, poput zujalice od piezoelektrične keramike ugrađene u trbuh igračke psića, koja će ispuštati pravi i zanimljiv zvuk.                   
 

S razvojem visoke tehnologije, piezoelektrična keramika će se sve više koristiti. Osim što se koristi u području visoke tehnologije, radi se više o služenju ljudima u svakodnevnom životu i stvaranju boljeg života za ljude.