Applicazione della ceramica piezoelettrica nei nuovi campi(1)

Da quando i fratelli Curie scoprirono l'effetto piezoelettrico della tormalina nel 1880, la storia della ceramica piezoelettrica iniziò con quarzo e BaTiO3, la ceramica ha svolto un ruolo importante nella storia della piezoelettrica. Tuttavia, dopo la scoperta della ceramica piezoelettrica PZT, la velocità di applicazione della ceramica piezoelettrica è stata notevolmente accelerata e l'applicazione della ceramica piezoelettrica ha assunto una nuova situazione.

Le ceramiche piezoelettriche sono materiali ceramici funzionali che convertono l'energia meccanica e l'energia elettrica tra loro e hanno un effetto piezoelettrico. Il cosiddetto effetto piezoelettrico si riferisce al fenomeno per cui la polarizzazione (o campo elettrico) è indotta dallo stress o lo stress (o deformazione) è indotto dal campo elettrico. Il primo è un effetto piezoelettrico positivo mentre il secondo è un effetto piezoelettrico negativo. Effetto elettrico. Finora, questo effetto piezoelettrico di Il trasduttore a tubo piezoelettrico è stato applicato a molti campi strettamente legati alla vita delle persone, tra cui la vita industriale, militare, medica e quotidiana. Si può vedere che la ricerca sulla ceramica piezoelettrica è di grande importanza. Con l'avvento di nuovi processi e nuovi materiali, la ceramica piezoelettrica cambia ogni giorno che passa. Questo articolo descrive alcune nuove applicazioni della ceramica piezoelettrica. l'ampia applicazione della ceramica piezoelettrica è ampiamente utilizzata. In generale, può essere suddiviso in controllo di frequenza, rilevamento di trasduttori e dispositivi optoelettronici. I dispositivi di controllo della frequenza in ceramica piezoelettrica includono filtri, risonatori e linee di ritardo. Questi dispositivi vengono utilizzati nei circuiti di ritardo del tracker, del microcomputer e della TV a colori. I fogli di ceramica piezoelettrica (vibratori piezoelettrici) generano vibrazioni meccaniche ad una certa frequenza sotto l'azione di una tensione alternata esterna. In generale, l'ampiezza di tale vibrazione è piccola, ma quando la frequenza della tensione applicata è uguale alla frequenza di vibrazione meccanica naturale del vibratore piezoelettrico, si provoca risonanza e l'ampiezza aumenta notevolmente. In questo momento, il campo elettrico alternato genera tensione per effetto piezoelettrico inverso e la tensione genera una corrente per effetto piezoelettrico positivo.

I dispositivi piezoelettrici sono ampiamente utilizzati non solo nei prodotti industriali e civili, ma anche nelle applicazioni militari. Per esempio, i trasduttori piezoelettrici in ceramica sono utilizzati da molto tempo per l'accensione. Nel 1969, la Cina utilizzò materiali piezoelettrici su fusibili piezoelettrici, equipaggiò i nuovi razzi 40 e iniziò la produzione di massa. La produzione annua massima ha superato i 3 milioni di pezzi e la produzione cumulativa in 103 anni è stata di oltre 20 milioni di pezzi. Ne esistono quasi 103 varietà, utilizzate principalmente nei proiettili perforanti. Altri settori importanti, come i radar, le comunicazioni militari e le apparecchiature di navigazione, richiedono un gran numero di filtri piezoceramici e filtri SAW piezoelettrici. Come ha recentemente sottolineato l'azienda statunitense di analisi tecnologica e di mercato nel rapporto Tamar, i filtri piezoelettrici sono un componente base a cui le persone prestano poca attenzione, ma senza di essi sono importanti. Le moderne apparecchiature di comunicazione, navigazione e difesa non funzioneranno. Questo ruolo essenziale del filtro piezoelettrico ha formato un mercato enorme e la sua applicazione continua ad espandersi. Prendiamo come esempio il mio caso. Ha sviluppato e prodotto per molti anni molti tipi di filtri ceramici piezoelettrici, filtri SAW piezoelettrici, linee di ritardo SAW e vibratori; ha sviluppato e prodotto vari tipi di accelerometri piezoelettrici, giroscopi piezoelettrici e inclinometri elettrici a pressione, ecc., che sono stati ampiamente utilizzati in applicazioni militari e civili.

2 nuovi dispositivi e nuove applicazioni

Gli usi tipici di questi nuovi attuatori ceramici includono attuatori lineari, pompe alternative e a cavità, interruttori, altoparlanti, manometri, vibratori, getti d'acqua e ricevitori, deflettori ottici, relè, dispositivi di riduzione del rumore e vibrazioni di sottrazione e sistemi intelligenti. In particolare, gli attuatori in marmo e a cupola hanno un grande potenziale nell'industria automobilistica, possono essere utilizzati come sensori e componenti di smorzatori, elementi di commutazione di valvole. L'attuatore in marmo viene utilizzato nelle applicazioni in cui le dimensioni sono ridotte e la risposta è rapida. È stato utilizzato con successo negli scanner ottici. Unità di archiviazione di memoria ad alta densità. Un altro possibile utilizzo di un attuatore del tipo a perlina, come un'unità CD-ROM e un'unità di memorizzazione di memoria magnetico-ottica, è il suo posizionamento preciso per il trasporto. Gli attuatori in marmo e cupola possono essere utilizzati anche in idrofoni, accelerometri e trasduttori aeroacustici. Caratteristiche per diversi tipi di attuatori piezoceramici. Gli attuatori ceramici piezoelettrici ed elettrostrittivi possono essere suddivisi in dispositivi di spostamento rigidi e dispositivi di spostamento risonanti. Il dispositivo di spostamento risonante è una deformazione alternata generata da un'eccitazione del campo elettrico CA a una frequenza di risonanza meccanica, come un motore a ultrasuoni piezoelettrico. Per sostituire il normale motore elettromagnetico. I ricercatori hanno compiuto molti sforzi per sviluppare motori a ultrasuoni ad alta potenza. I motori a ultrasuoni sono caratterizzati da 'bassa velocità e coppia elevata', che è in diretto contrasto con l'alta velocità e la piccola coppia dei motori elettromagnetici.

Il motore a ultrasuoni attualmente in fase di sviluppo ha un tipo di onda stazionaria e un tipo di onda stazionaria di trasmissione, chiamato anche tipo di accoppiatore di vibrazioni. L'elemento vibrante è accoppiato all'attuatore piezoelettrico per produrre un movimento ellittico orizzontale dall'estremità. In generale, il tipo a onda stazionaria ha un'elevata efficienza, ma mancano problemi di controllo della direzione del clock positivo e negativo. Ora è stato sviluppato un motore lineare a ultrasuoni che combina più strati di attuatori piezoelettrici e gambe metalliche a forma di diapason. Poiché la frequenza di risonanza meccanica tra le due gambe è leggermente diversa, le due gambe possono essere controllate modificando la frequenza di guida. La differenza di fase tra le vibrazioni di flessione. Il suo movimento di scorrimento è simile all'uso delle zampe anteriori e posteriori da parte del cavallo. Se azionato con una tensione di 6 V di 98 kHz, il motore di prova con dimensioni di 20 mm × 20 mm × 5 mm ha una velocità massima di 20 m/s, una trazione massima di 2 N e un'efficienza massima del 20% (potenza attuata di 0,7 W). Questo motore è stato utilizzato su piattaforme xy di precisione.