Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Dasar-dasar Keramik Piezoelektrik / Penerapan bahan piezoelektrik dan efek piezoelektrik

Penerapan bahan piezoelektrik dan efek piezoelektrik

Dilihat: 2 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 24-09-2019 Asal: Lokasi

Menanyakan

Pesatnya perkembangan perekonomian dunia telah menyebabkan peningkatan tajam dalam konsumsi energi. Dengan semakin menipisnya sumber energi tak terbarukan dan perlindungan lingkungan, banyak negara yang giat mengembangkan energi bersih yang berkelanjutan. Energi bersih seperti energi cahaya, angin dan matahari secara bertahap menyebabkan
efek piezoelektrik dapat digunakan untuk pembangkit listrik bertekanan, karena memiliki keunggulan struktur sederhana, tidak panas, tidak ada interferensi elektromagnetik, tidak ada polusi, mudah untuk mencapai miniaturisasi dan integrasi, dan dengan peningkatan sifat piezoelektrik bahan piezoelektrik transduser cakram piezoelektrik dan elektronika daya baru. Penggunaan perangkat dapat memenuhi kebutuhan daya produk berenergi rendah dan menjadi salah satu fokus penelitian saat ini.
.
1 Prinsip efek piezoelektrik
Ketika beberapa dielektrik dideformasi oleh gaya luar dalam arah tertentu, ketika terjadi polarisasi internal, muatan positif dan negatif muncul pada dua permukaan kristal piezo yang berlawanan. Fenomena ini disebut efek piezoelektrik. Efek piezoelektrik dibagi menjadi efek piezoelektrik positif dan efek piezoelektrik terbalik. Apa yang disebut efek piezoelektrik positif mengacu pada efek dielektrik medium oleh aksi tekanan mekanis dan pengisian permukaan. Sebaliknya, bila medan listrik diterapkan di luar kristal, kristal yang terkena medan listrik akan mengalami deformasi mekanis yang disebut efek piezoelektrik terbalik.

2 Klasifikasi bahan piezoelektrik
Bahan piezoelektrik telah mengalami beberapa tonggak sejarah dalam kristal kuarsa, keramik piezoelektrik, polimer piezoelektrik, dan komposit piezoelektrik. Jenis utama bahan piezoelektrik diperkenalkan secara singkat.

1) Kristal keramik piezoelektrik.
Kristal piezoelektrik adalah bahan yang digunakan dalam efek piezoelektrik awal, terutama kristal kuarsa (SiO2), kristal piezoelektrik yang larut dalam air (kalium natrium tartrat) dan kristal litium niobate. Karena kinerja kristal tunggal piezoelektrik yang stabil, biayanya tinggi. Hanya untuk instrumen atau sensor standar dengan persyaratan akurasi tinggi. Perkembangan teknologi keramik piezoelektrik secara bertahap menggantikan tren material di atas. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, para sarjana dari berbagai negara telah melakukan banyak pekerjaan untuk pengembangan bahan piezoelektrik kristal baru. Saat ini, piezoelektrik kristal tunggal cakram keramik piezo dengan maksimum 2600pc/N dan k33 hingga 0,95 telah dikembangkan, dan kepadatan penyimpanan energinya dapat mencapai 130J/kg, yang lebih dari 10 kali kepadatan penyimpanan keramik piezoelektrik. Penelitian mengenai proses produksi bahan piezoelektrik telah banyak dilakukan dan keberhasilan produksi massal tentunya akan memperluas penerapan bahan piezoelektrik lebih lanjut.

2) Bahan piezoelektrik berbahan dasar PbTiO3.
Bahan piezoelektrik PbTiO3 (disebut PT) telah banyak digunakan dalam pembuatan komponen keramik piezoelektrik frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Saat ini telah dilakukan beberapa penelitian terhadap bahan tersebut, terutama pada pembuatan nanopowder PbTiO3, meliputi produksi bahan baku, metode produksi dan proses pembuatannya. Keberagaman bahan baku dan pembaruan proses manufaktur yang terus menerus membuat kinerja PbTiO3 terus meningkat. Saat ini, bahan tersebut telah banyak digunakan dalam pengujian tak rusak transduser, ultrasonik, dan industri.

3) Keramik piezoelektrik.
Keramik piezoelektrik adalah bahan piezoelektrik polikristalin yang dibuat secara artifisial. Perkembangan teknologi pengolahan memungkinkan ukuran keramik piezoelektrik diperkecil hingga sub mikron, sehingga substrat dapat dibuat lebih tipis dan muncul keramik piezoelektrik berbutir halus. Bahan ini meningkatkan frekuensi susunan dan mengurangi kehilangan susunan, namun juga mengurangi efek efek piezoelektrik. Perkembangan nanoteknologi telah meningkatkan efek piezoelektrik dari keramik piezoelektrik berbutir halus, dan efek piezoelektriknya sebanding dengan keramik piezoelektrik berbutir kasar. Saat ini penelitian dan pengembangan material keramik piezoelektrik menjadi perhatian semua negara.

4) Komposit polimer tinggi.
Penelitian tentang komposit polimer piezoelektrik dimulai pada awal tahun 1970an. Dari segi kegunaannya, polimer piezoelektrik dapat diklasifikasikan menjadi plastik piezoelektrik, karet piezoelektrik, resin piezoelektrik, komposit polimer tinggi piezoelektrik, dan polipeptida sintetik. Plastik piezoelektrik didasarkan pada polimer piezoelektrik sintetis atau alami, yang dapat dicetak selama pemrosesan, sedangkan produk pada akhirnya dapat mempertahankan bentuk polimer piezoelektrik yang konstan. Karet piezoelektrik adalah istilah umum untuk polimer piezoelektrik yang sangat elastis. Secara umum, polimer piezoelektrik dengan perpanjangan besar, kekuatan tarik dan ketahanan pada kisaran suhu -130 ° C hingga 150 ° C semuanya ditekan dalam polimer piezoelektrik yang telah diproses. Karet listrik, secara khusus dapat dibagi menjadi karet silikon piezoelektrik, fluororubber piezoelektrik dan sebagainya. Resin piezoelektrik adalah polimer piezoelektrik amorf semi padat, padat atau pseudo-padat, transparan atau tembus cahaya, resin piezoelektrik piezoelektrik seperti nilon-11, kopolimer bolak-balik amorf sianida - Vinil asetat, polipropilen, polikarbonat, dan sejenisnya. Kemudian dikembangkan bahan komposit polimer tinggi piezoelektrik, yang terdiri dari dua atau lebih bahan piezoelektrik berbeda melalui pencampuran fisik atau pencangkokan kimia, dll., yang 'panjang-ke-panjang' dan memiliki kinerja lebih baik daripada bahan mana pun. Bahan, resin PZT-epoksi, bahan piezoelektrik keramik-polimer lebih umum digunakan. Tidak ada batasan ketat untuk polimer piezoelektrik, apakah berasal dari komposisi bahan atau bentuk produk jadi.

3 Penerapan efek piezoelektrik
Teknologi efek piezoelektrik telah banyak digunakan dalam pembuatan berbagai transduser, aktuator, dan sensor. Contoh khas penerapan efek piezoelektrik pada transduser adalah penerapan penundaan waktu sinyal listrik. Di masa lalu, saluran tunda yang dibuat oleh saluran transmisi memiliki volume yang besar, dan kehilangan sinyal yang besar selama transmisi. Transduser piezoelektrik dipasang ke transduser pemancar dan transduser penerima pada media padat, dan sinyal listrik ditransmisikan melalui efek piezoelektrik terbalik. Sinyal diubah menjadi sinyal akustik dan disebarkan dalam media padat. Setelah jangka waktu tertentu, sinyal akustik diubah menjadi sinyal listrik oleh transduser penerima melalui efek piezoelektrik positif, dan tugas penundaan sinyal selesai. Karena kecepatan gelombang suara dalam media padat lima kali lipat lebih lambat dibandingkan kecepatan gelombang elektromagnetik, penundaan sinyal hanya dapat dicapai dengan media padat yang kecil. Garis tunda yang dibuat oleh transduser piezoelektrik memiliki karakteristik volume kecil, ringan, kinerja stabil, dan sejenisnya, serta relatif mudah untuk diproduksi. Berbagai aktuator dapat dibuat dengan menggunakan efek piezoelektrik terbalik. Aktuator piezoelektrik dapat dibagi menjadi penggerak perpindahan kaku dan penggerak perpindahan resonansi menurut metode penggerak yang berbeda. Aktuator piezoelektrik tidak memerlukan mekanisme transmisi dan mencapai akurasi kontrol perpindahan yang tinggi. Pada saat yang sama, kecepatan responsnya cepat, tidak ada celah anastomosis mekanis, kontrol perpindahan tindak lanjut tegangan dapat direalisasikan, dan keluaran dayanya besar sedangkan konsumsi dayanya rendah. Tiongkok telah mencapai hasil luar biasa di bidang ini, seperti motor ultrasonik piezoelektrik, robot mikro, dan gripper kecil. Berbagai sensor dapat dibuat dengan menggunakan efek piezoelektrik, seperti sensor tekanan piezoelektrik, sensor ultrasonik, dan sensor percepatan piezoelektrik.

Akselerometer piezoelektrik dicirikan oleh strukturnya yang sederhana, ukurannya yang kecil, ringan, dan masa pakai yang lama. Mereka telah banyak digunakan dalam pengukuran getaran dan guncangan pada pesawat terbang, mobil, kapal laut, jembatan dan bangunan, terutama penerbangan dan memiliki status khusus di bidang dirgantara. Sensor piezoelektrik juga dapat digunakan untuk mengukur tekanan dan vakum pembakaran internal, dan digunakan dalam industri militer dan pengukuran biomedis. Selain itu, teknologi pengukuran piezoelektrik juga dapat digunakan untuk membuat berbagai alat ukur seperti gyro piezoelektrik dan flowmeter piezoelektrik, serta diskriminator, osilator piezoelektrik, trafo, filter, dll, yang diproduksi dalam produksi, kehidupan, penelitian ilmiah dan pertahanan negara. cakram piezo

Dengan keunggulan uniknya, efek piezoelektrik Teknologi transduser keramik HIFU telah banyak digunakan dalam permintaan energi yang terus meningkat saat ini. Dalam tulisan ini, bahan piezoelektrik diperkenalkan dari empat aspek: kristal piezoelektrik, bahan piezoelektrik PbTiO3, keramik piezoelektrik dan komposit polimer tinggi. Penerapan teknologi ini pada transduser, aktuator dan sensor diberikan. Saya percaya bahwa perkembangan teknologi piezoelektrik akan membawa kita ke masa depan yang lebih baik. Untuk menjamin kualitas konstruksi, dan untuk mengurangi terjadinya kecelakaan keselamatan selama proses konstruksi. Pengenalan teknologi baru ke dalam proses konstruksi tidak hanya dapat meningkatkan kualitas konstruksi, namun juga meningkatkan keselamatan proses konstruksi, seperti penggunaan teknologi peralatan pengujian online langsung.

4) Memperkuat pemeliharaan peralatan konstruksi.
Dalam penggunaan peralatan konstruksi tenaga listrik dalam jangka panjang akan terkena dampak pencemaran industri dan pencemaran lingkungan. Untuk mengurangi dampak ini, perlu dilakukan persiapan yang matang sebelum konstruksi. Misalnya, perawatan pra-korosi pada kabel berinsulasi sebelum konstruksi, atau pemilihan isolator dengan kemampuan anti polusi yang kuat, serta pemeliharaan dan pemeliharaan peralatan secara rutin.