Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Dasar-dasar Keramik Piezoelektrik / Penerapan keramik piezoelektrik di bidang baru(1)

Penerapan keramik piezoelektrik di bidang baru(1)

Dilihat: 1 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 16-09-2019 Asal: Lokasi

Menanyakan

Sejak Curie bersaudara menemukan efek piezoelektrik turmalin pada tahun 1880, sejarah keramik piezoelektrik dimulai dari kuarsa dan BaTiO3, keramik telah memainkan peran penting dalam sejarah piezoelektrik. Namun, setelah ditemukannya keramik piezoelektrik PZT, kecepatan penerapan keramik piezoelektrik telah meningkat pesat, dan penerapan keramik piezoelektrik telah memasuki situasi baru.

Keramik piezoelektrik merupakan bahan keramik fungsional yang saling mengubah energi mekanik dan energi listrik serta mempunyai efek piezoelektrik. Yang disebut efek piezoelektrik mengacu pada fenomena bahwa polarisasi (atau medan listrik) disebabkan oleh tegangan atau tegangan (atau regangan) disebabkan oleh medan listrik. Yang pertama adalah efek piezoelektrik positif dan yang terakhir adalah efek piezoelektrik negatif. Efek listrik. Sejauh ini, efek piezoelektrik transduser tabung piezoelektrik telah diterapkan pada banyak bidang yang berkaitan erat dengan kehidupan masyarakat, termasuk industri, militer, medis, dan kehidupan sehari-hari. Terlihat bahwa penelitian keramik piezoelektrik mempunyai arti yang sangat penting. Dengan munculnya proses baru dan material baru, keramik piezoelektrik berubah setiap hari. Makalah ini menjelaskan beberapa aplikasi baru keramik piezoelektrik. aplikasi luas keramik piezoelektrik banyak digunakan. Secara umum dapat dibagi menjadi kontrol frekuensi, penginderaan transduser, dan perangkat optoelektronik. perangkat kontrol frekuensi keramik piezoelektrik meliputi filter, resonator, dan saluran tunda. Perangkat ini digunakan dalam pelacak, komputer mikro, dan rangkaian penundaan TV berwarna. Lembaran keramik piezoelektrik (vibrator piezoelektrik) menghasilkan getaran mekanis pada frekuensi tertentu di bawah pengaruh tegangan bolak-balik eksternal. Secara umum, amplitudo getaran tersebut kecil, tetapi bila frekuensi tegangan yang diberikan sama dengan frekuensi getaran mekanis alami dari vibrator piezoelektrik, resonansi akan terjadi, dan amplitudonya meningkat pesat. Pada saat ini, medan listrik bolak-balik menghasilkan regangan melalui efek piezoelektrik terbalik, dan regangan tersebut menghasilkan arus melalui efek piezoelektrik positif.

Perangkat piezoelektrik banyak digunakan tidak hanya pada produk industri dan sipil, tetapi juga dalam aplikasi militer. Misalnya, transduser keramik piezo telah digunakan untuk pengapian sejak lama. Pada tahun 1969, Tiongkok menggunakan bahan piezoelektrik pada sekering piezoelektrik, dilengkapi dengan 40 roket baru, dan memulai produksi massal. Output tahunan maksimum melebihi 3 juta keping, dan produksi kumulatif dalam 103 tahun lebih dari 20 juta keping. Ada hampir 103 jenis, terutama digunakan dalam proyektil penusuk lapis baja. Bidang penting lainnya, seperti radar, komunikasi militer, dan peralatan navigasi, memerlukan sejumlah besar filter piezoceramic dan filter SAW piezoelektrik. Seperti yang baru-baru ini ditunjukkan oleh perusahaan teknologi dan evaluasi pasar AS dalam laporan Tamar, filter piezoelektrik adalah komponen dasar yang kurang diperhatikan orang, namun penting tanpanya. Peralatan komunikasi, navigasi dan pertahanan modern tidak akan berfungsi. Peran penting filter piezoelektrik ini telah membentuk pasar yang besar, dan penerapannya terus berkembang. Ambil kasus saya sebagai contoh. Mengembangkan dan memproduksi berbagai jenis filter keramik piezoelektrik, filter SAW piezoelektrik, jalur penundaan SAW, dan vibrator selama bertahun-tahun; mengembangkan dan memproduksi berbagai jenis akselerometer piezoelektrik, gyro piezoelektrik, dan inclinometer listrik tekanan, dll., yang telah banyak digunakan dalam aplikasi militer dan sipil.

2 perangkat baru dan aplikasi baru

Aktuator piezoelektrik baru dengan perpindahan tinggi semakin banyak digunakan sejak penemuan aktuator piezoelektrik, khususnya aktuator piezoelektrik multilayer, terutama dalam penentuan posisi presisi. Aktuator piezoelektrik multilayer telah banyak digunakan di luar negeri dalam sistem injeksi bahan bakar dan sistem suspensi. Telah diketahui bahwa teknik pergeseran keramik piezoelektrik atau piezoceramic elektrostriktif meliputi struktur komposit tegangan darah lentur, wafer tunggal, dan struktur wafer ganda. Namun, masing-masing teknologi ini memiliki keterbatasan dalam hal ukuran, massa, perpindahan maksimum, dan kapasitas menahan beban. Aktuator keramik satu bagian baru telah dikembangkan yang mencapai perpindahan aksial sangat tinggi (1000 μm) dan dapat menahan tekanan sedang sekitar 0,6 MPa). Struktur unik dari aktuator keramik ini, yang disebut 'merah' (terdiri dari lapisan pereduksi dan lapisan oksida offset internal), memberikan karakteristik tegangan-regangan yang lebih lebar dibandingkan rentang struktural lainnya. Struktur 'hujan' dapat dibuat dengan sintering atmosfer dan keramik pengepresan panas, terutama keramik piezoelektrik dan elektrostriktif PLZT. Misalnya 2/53/47 (La/Zr/Ti). 5.5/56/44, 8 6/65/35 dan 8/70/30. Aydin Dogan dan peneliti lainnya di Pusat Aktuator dan Transduser Internasional di Universitas Pennsylvania telah mengembangkan aktuator marmer dan kubah. Aktuator kubah terdiri dari elemen keramik piezoelektrik silinder yang diapit di antara dua tutup logam frustoconical, yang menunjukkan perpindahan 40 kali lipat komponen keramik dengan ukuran yang sama dan koefisien muatan piezoelektrik efektif. Sekitar 40 kali lipat dari PZT itu sendiri.

Penggunaan umum untuk aktuator keramik baru ini termasuk aktuator linier, pompa bolak-balik dan rongga, sakelar, pengeras suara, pengukur tekanan, vibrator, pancaran dan penerima air, deflektor optik, relai, perangkat pengurang kebisingan dan pengurangan getaran, serta sistem cerdas. Secara khusus, aktuator marmer dan kubah memiliki potensi besar dalam industri otomotif, dapat digunakan sebagai komponen sensor dan peredam, elemen pengalih katup. Aktuator marmer digunakan dalam aplikasi yang ukurannya kecil dan responsnya cepat. Ini telah berhasil digunakan dalam pemindai optik. Drive penyimpanan memori kepadatan tinggi. Kemungkinan penggunaan lain dari aktuator tipe manik, seperti drive CDROM dan drive penyimpanan memori optik-magnetik, adalah penempatannya yang tepat untuk pengangkutan. Aktuator marmer dan kubah juga dapat digunakan pada hidrofon, akselerometer, dan transduser aeroakustik. Fitur untuk berbagai jenis aktuator keramik piezo. Aktuator keramik piezoelektrik dan elektrostriktif dapat dibagi menjadi perangkat perpindahan kaku dan perangkat perpindahan resonansi. Perangkat perpindahan resonansi adalah regangan bolak-balik yang dihasilkan oleh eksitasi medan listrik ac pada frekuensi resonansi mekanis, seperti motor ultrasonik piezoelektrik. Untuk menggantikan motor elektromagnetik biasa. Para peneliti telah melakukan banyak upaya untuk mengembangkan motor ultrasonik berdaya tinggi. Motor ultrasonik dicirikan oleh 'kecepatan rendah dan torsi tinggi', yang sangat kontras dengan motor elektromagnetik berkecepatan tinggi dan torsi kecil.

Motor ultrasonik yang saat ini sedang dikembangkan memiliki tipe gelombang berdiri dan tipe gelombang transmisi tipe gelombang berdiri, disebut juga tipe vibrasi coupler. Bagian yang bergetar digabungkan dengan aktuator piezoelektrik untuk menghasilkan gerakan elips horizontal dari ujungnya. Secara umum, tipe gelombang berdiri memiliki efisiensi yang tinggi, namun terdapat kekurangan dalam masalah kontrol arah jam positif dan negatif. Sekarang, motor ultrasonik linier yang menggabungkan beberapa lapisan aktuator piezoelektrik dan kaki logam berbentuk garpu tala telah dikembangkan. Karena frekuensi resonansi mekanis antara kedua kaki sedikit berbeda, kedua kaki dapat dikontrol dengan mengubah frekuensi penggerak. Perbedaan fasa antara getaran lentur. Gerakan meluncurnya mirip dengan penggunaan kaki depan dan belakang kuda. Ketika digerakkan dengan tegangan 6 V sebesar 98 kHz, motor uji dengan ukuran 20 mm × 20 mm × 5 mm mempunyai kecepatan maksimum 20 m/s, traksi maksimum 2 N, dan efisiensi maksimum 20% (daya aktif 0,7 W). Motor ini telah digunakan pada platform xY presisi.

Mode transmisi (tipe gelombang permukaan) menggabungkan dua jenis gelombang berdiri dengan dua jenis perbedaan fase 90° dalam ruang dan waktu, dan memiliki keuntungan bahwa arah putaran maju dan mundur dapat dikontrol. Melalui gaya elastis transmisi yang dihasilkan oleh pelat keramik piezoelektrik , penggeser annular yang bersentuhan dengan permukaan gelombang elastis yang menempel pada badan piezoelektrik digerakkan dari dua arah dengan mengubah input tegangan sinus dan kosinus. Keunggulan lainnya adalah strukturnya yang sangat tipis sehingga cocok digunakan sebagai perangkat autofokus pada kamera. Kamera 'EOS' Canon seri 80 telah dilengkapi dengan mekanisme motor ultrasonik.