Bahan keramik piezoelektrik merupakan bahan fungsional yang mewujudkan konversi energi mekanik dan energi listrik (2)

Preparasi film tebal secara hidrotermal memiliki banyak keuntungan:

① Proses ini diselesaikan dalam fase cair pada satu waktu, dan tidak diperlukan perlakuan panas kristalisasi selanjutnya, sehingga menghindari cacat seperti retak, pengkasaran butiran, reaksi dengan substrat atau atmosfer yang mungkin disebabkan selama proses perlakuan panas;
②Zat anorganik digunakan sebagai prekursor, dan air digunakan sebagai media reaksi, bahan baku mudah didapat, biaya pembuatan film berkurang, dan pencemaran lingkungan berkurang;
③ Peralatannya sederhana dan suhu pengolahan hidrotermalnya rendah, sehingga menghindari interdifusi komponen film dan substrat sebelum dan sesudah pengolahan hidrotermal. Film yang dihasilkan mempunyai kemurnian tinggi dan keseragaman yang baik. Selain itu, bila metode ini digunakan untuk membuat film tebal, film tebal dapat diendapkan pada permukaan substrat dengan berbagai bentuk kompleks. Film tebal yang dihasilkan memiliki keunggulan tertentu yaitu polarisasi spontan, histeresis rendah, dan ikatan yang baik dengan substrat. Saat ini, metode ini semakin menarik perhatian.

6. Metode deposisi elektroforesis
Deposisi elektroforesis (EPD) mengacu pada pendispersian serbuk halus yang telah disiapkan dengan komposisi yang sama dengan film tebal dalam suspensi untuk membentuk suspensi dengan konsentrasi berbeda. kristal pelat piezoelektrik . Nilai pH suspensi diatur dengan larutan asam basa. Suspensi yang stabil diperoleh melalui dispersi ultrasonik dan pengadukan magnetis, dan di bawah tekanan konstan, partikel pengisi daya digerakkan secara terarah di bawah aksi medan listrik, sehingga memperoleh film tebal dengan ketebalan tertentu. Film tebal yang dibuat dengan metode ini memiliki keunggulan peralatan yang sederhana, pembentukan film yang cepat, bentuk bagian yang dilapisi tidak terbatas, ketebalan film yang seragam dan dapat dikontrol, dll. Film tebal yang dihasilkan dapat mencapai puluhan mikron, serta komposisinya seragam dan padat.

Penerapan bahan film tipis piezoelektrik
Film piezoelektrik banyak digunakan karena kinerjanya yang sangat baik. Film tebal piezoelektrik dapat digunakan untuk memproduksi berbagai perangkat mikro, seperti pompa mikro, motor ultrasonik, resonator, sensor film tebal piroelektrik, aktuator film tebal, pickup energi mikro, dll.
 
1. Hidrofon dan sonar
Hidrofon diafragma tunggal perusahaan General Electric dengan film piezoelektrik PVDF setebal 2,5 μm sebagai substrat, dapat digunakan dalam transduser medis dan NDE, dan dapat digunakan dalam berbagai bidang 0,5 ~ 50 HZ Karakterisasi dan kalibrasi, Karena stabilitas jangka panjang dan kemampuan pengulangan perangkat ini, karakteristik hidrofon ini telah digunakan untuk mengembangkan instrumen multi-elemen baru. sistem sonar pemindaian bawah air terdiri dari 100 hidrofon substrat PVDF untuk perangkat keselamatan/penyelamatan bawah air. Sistem menggunakan mode pasif dengan frekuensi operasi 1 hingga 1.000 HZ. Itu juga dapat dioperasikan dalam mode aktif pada tiga frekuensi berbeda. Itu dapat dideteksi dengan sistem ini. Kapal selam kecil hingga jarak 3 km juga dapat mendeteksi mesin hingga jarak 600 m, dan deviasi sudut kurang dari 5mm. Model perhitungan hidrofon terbaru menunjukkan bahwa jika elemen PVDF dirancang dengan benar dalam demonstrasi sistem, hidrofon dapat mendeteksi sinyal di atas 10 dB.

2. Antifouling
Transduser ultrasonik piezoelektrik memiliki prospek yang sangat luas dalam aplikasi antifouling. Saat ini, Institut Penelitian Nasional dan Universitas Montrich di Perancis telah melakukan penelitian tentang anti-fouling pada film piezoelektrik. Film piezoelektrik telah terbukti lebih efektif untuk mengukur getaran polimer pada cangkang. Oleh karena itu, dapat digunakan untuk mencegah mendekatnya sebagian besar organisme laut yang akan menyebabkan pencemaran kapal. Selain itu, Institut Penelitian Ilmiah Delft di Belanda memperluas kesimpulan yang diperolehnya pada struktur logam yang lebih besar, seperti cangkang kapal dagang atau kapal laut. Pada saat yang sama, prinsip yang sama sedang dipelajari tentang cara memproduksi permukaan antibeku di pesawat terbang.

3. Kedokteran
Saat ini masyarakat sedang giat mempelajari penerapan PVD F dalam bidang kedokteran. Di banyak negara, banyak bayi meninggal karena SIDS atau sindrom lainnya setiap tahunnya. Guna menekan angka kematian mendadak pada bayi, setidaknya tiga perusahaan di Belanda, Jerman, dan Amerika Serikat memproduksi alat pemantau pernapasan. Monitor ini meletakkan alas dengan film piezoelektrik PVDF di bawah tubuh bayi untuk terus memantau sedikit getaran akibat pernapasan dan detak jantung (terutama di malam hari). Dalam jangka waktu yang lama akan memicu alarm yang dapat mencegah kematian bayi karena sesak napas secara tepat waktu dan efektif.

4. Elektroda
Jika permukaan luar elektroda dilapisi dengan lapisan polimer piezoelektrik PVDF, maka dapat mengubah informasi seperti getaran, benturan, tekanan, tegangan, dan regangan menjadi sinyal listrik. Untuk elektroda jenis ini, untuk masukan kuasi-statis dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi, keluarannya selalu dapat mempertahankan karakteristik frekuensinya, dan keluaran sinyal listrik berhubungan linier dengan tekanan yang diberikan. Pada saat yang sama, elektroda ini juga memiliki stabilitas suhu yang baik, cocok untuk berbagai lingkungan -40 ~ 70 ℃. Kisarannya umumnya dari 0,25 hingga 25 p C / N. Dengan melilitkan lembaran piezoelektrik sempit menjadi lingkaran, elektroda piezoelektrik sensitif dengan nilai 40 p C / N dapat diperoleh.

5. Penerbangan dan Navigasi
'Sistem Inspeksi Jarak Jauh Otomatis Portabel' yang dikembangkan oleh Sigma Research, disingkat PAR IS, adalah salah satu perangkat canggih pertama yang memasuki era komoditas. Sistem ini dirancang khusus untuk inspeksi di tempat pada struktur berlapis atau komposit dengan area luas.

Elemen kunci dari sensor listrik piezo adalah film piezoelektrik PVDF yang dapat dideformasi berukuran 200 × 200 mm, yang berisi 1024 transduser. Fleksibilitas film ini sangat baik, dan dapat sepenuhnya sesuai dengan permukaan lengkung dengan radius kelengkungan 4. Perangkat yang terhubung dengannya juga memiliki pengontrol genggam, pengambilan sampel data, dan perangkat tampilan. Penerima ini memiliki rasio signal-to-noise total 100 dB dan frekuensi tengah 2,5 MHz. Komposit grafit-epoksi di pesawat terbang atau bangunan besar di kapal dapat digunakan untuk memudahkan pengujian. Untuk aluminium dan baja, hasil yang memuaskan telah diperoleh dalam hal ini. Untuk penerapan PVDF khusus ini, ditemukan bahwa film dengan polaritas biaksial lebih cocok daripada film dengan polaritas uniaksial.

6. Pemantauan struktural
Film piezoelektrik PVD F juga memiliki aplikasi tertentu dalam pemantauan struktural. Telah dilakukan kajian sistematis terhadap karakteristik dasar struktur pemantauan film piezoelektrik PVDF, dan dilakukan uji respon dinamis dan statis struktur pemantauan film piezoelektrik PVDF. Pada saat yang sama, penelitian pendahuluan mengenai beban impak struktur menggunakan film piezoelektrik PVDF juga dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan film piezoelektrik PVD F dapat memantau beban tumbukan pada struktur secara real time dan dapat mencerminkan dampak kerusakan pada struktur secara tepat waktu. Karena penerapan bahan film tipis piezoelektrik semakin luas, maka akan dikembangkan dengan baik di masa depan. Teknologi pembuatan film tipis piezoelektrik juga akan berkembang menuju efisiensi tinggi, biaya rendah dan kualitas tinggi. Karena metode CVD memiliki cakupan yang lebih baik, metode ini dapat diendapkan pada lubang yang dalam, tangga, cekungan, atau bentuk tiga dimensi kompleks lainnya. Selain itu, metode deposisi uap kimia juga dapat mengontrol rasio stoikiometri film yang diolah dalam rentang yang luas, yang sangat menonjol dibandingkan dengan metode lainnya.
Biaya dan biaya pengoperasian peralatan pengendapan uap kimia relatif rendah, cocok untuk produksi massal dan produksi berkelanjutan, serta memiliki kompatibilitas yang baik dengan prosedur pemrosesan lainnya. Oleh karena itu, kedepannya penggunaan metode CVD untuk pembuatan film piezoelektrik akan diterapkan dengan baik, dan pemanfaatan film piezoelektrik akan lebih baik.