Applicazione di materiali piezoelettrici a film sottile

Le pellicole piezoelettriche sono ampiamente utilizzate per le loro eccellenti prestazioni. I film spessi piezoelettrici possono essere utilizzati per produrre una varietà di microdispositivi, come micropompe, motori a ultrasuoni, risonatori, sensori piroelettrici a film spesso, attuatori a film spesso, pickup di microenergia, ecc.

 

1. Idrofono e sonar

Gli idrofoni a diaframma singolo della General Electric Company con una pellicola piezoelettrica PVD F spessa 2,5 μm come substrato, Il disco piezoceramico può essere utilizzato nei trasduttori medici e NDE e può essere utilizzato nell'intervallo di caratterizzazione e calibrazione da 0,5 a 50 HZ. A causa della stabilità e della ripetibilità a lungo termine di questi dispositivi, queste caratteristiche degli idrofoni sono state utilizzate per sviluppare un nuovo tipo di strumento multivariato. Il sistema sonar a scansione subacquea è composto da 100 idrofoni con substrato in PVDF per dispositivi di sicurezza/salvataggio subacquei. Questo dispositivo è stato prodotto alcuni anni fa. Il sistema utilizza la modalità passiva con una frequenza operativa compresa tra 1 e 1 000 HZ. Può anche funzionare in tre diverse frequenze in modalità attiva. Con questo sistema è possibile rilevare piccoli sottomarini fino a 3 km di distanza, nonché motori fino a 600 m di distanza e la deviazione angolare è inferiore a 5'. Il recente modello di calcolo dell'idrofono mostra che se l'elemento PVD F è progettato correttamente, l'idrofono può rilevare segnali superiori a 10 dB nella dimostrazione del sistema.

2. Antivegetativa

La pellicola piezoelettrica ha prospettive molto ampie nelle applicazioni antivegetative. Attualmente, l'Istituto Nazionale di Ricerca e l'Università di Montrich hanno condotto ricerche sull'antivegetativa delle pellicole piezoelettriche. È stato dimostrato che la pellicola piezoelettrica è più efficace per misurare la vibrazione del polimero nel guscio. Pertanto, può essere utilizzato per prevenire l'avvicinamento della maggior parte degli organismi marini che causerebbero l'inquinamento delle navi. Inoltre, l'Istituto di ricerca scientifica di Delft nei Paesi Bassi sta estendendo le conclusioni ottenute a strutture metalliche più grandi, come i gusci delle navi mercantili. Allo stesso tempo, lo stesso principio di Si sta studiando il cristallo piezoelettrico del disco ceramico su come produrre superfici antigelo sugli aerei.

3. Medicina

Attualmente, le persone stanno studiando attivamente l’applicazione del PVDF in medicina. In molti paesi, ogni anno molti bambini muoiono di SIDS o di altre sindromi. Per ridurre il tasso di morte improvvisa dei bambini, almeno tre aziende nei Paesi Bassi e negli Stati Uniti stanno producendo un monitor respiratorio. UN

Questo monitor mette un tappetino con pellicola piezoelettrica PVD F sotto il corpo del bambino per monitorare continuamente la leggera vibrazione causata dalla respirazione e dal battito cardiaco (soprattutto di notte), quando l'intervallo di respirazione o battito cardiaco supera un periodo di tempo preimpostato, diciamo 20 s, attiverà un allarme, che può prevenire il soffocamento e la morte del bambino in tempo ed efficacemente.

4. Elettrodi

Se la superficie esterna dell'elettrodo è ricoperta da uno strato di polimero piezoelettrico PVDF, può convertire informazioni quali vibrazioni, urti, pressione, stress e deformazione in segnali elettrici. Per questo tipo di elettrodo, per l'ingresso quasi statico da bassa frequenza ad alta frequenza, la sua uscita può sempre mantenere le sue caratteristiche di frequenza e l'uscita del segnale elettrico ha una relazione lineare con la pressione applicata. Allo stesso tempo, questo elettrodo ha anche una buona stabilità della temperatura, adatto a vari ambienti di -40 ~ 70 ℃. L'intervallo è generalmente compreso tra 0,25 e 25 p C/N. Avvolgendo lo stretto foglio piezoelettrico in un cerchio, è possibile ottenere un elettrodo piezoelettrico sensibile con un valore di 40 p C/N.

5. Aviazione e navigazione

Il 'Sistema di ispezione remoto automatico portatile' sviluppato da Research, abbreviato in PAR IS, è uno dei primi dispositivi avanzati ad entrare nell'era delle merci. Questo sistema è appositamente progettato per l'ispezione in situ di strutture stratificate di grandi dimensioni o strutture composite.

L’elemento chiave è un film piezoelettrico deformabile in PVDF di 200×200 mm, che contiene 1024 trasduttori. La flessibilità di questa pellicola è molto buona e può adattarsi completamente alla superficie curva con un raggio di curvatura di 4. Il dispositivo ad essa collegato dispone anche di un controller portatile, un campionatore di dati e un dispositivo di visualizzazione.

Questo ricevitore ha un rapporto segnale/rumore totale di 100 dB e una frequenza centrale di 2,5 M Hz. I compositi grafite-epossidici su aeroplani o grandi strutture su navi possono essere utilizzati per test convenienti. Per l'alluminio e l'acciaio si sono già ottenuti risultati soddisfacenti al riguardo. Per questa particolare applicazione del PVD F si è riscontrato che il film con polarità biassiale è più adatto rispetto a quello con polarità monoassiale.

6. Monitoraggio strutturale

La pellicola piezoelettrica PVD F trova applicazione anche nel monitoraggio strutturale. È stato effettuato uno studio sistematico sulle caratteristiche di base della struttura di monitoraggio del film piezoelettrico PVD F. È stato eseguito un test di risposta dinamica e statica della struttura di monitoraggio della pellicola piezoelettrica in PVDF. Allo stesso tempo, è stato condotto anche uno studio preliminare sul carico d'urto della struttura utilizzando la pellicola piezoelettrica in PVDF. .

Come l'applicazione di il trasduttore piezoelettrico dei dischi è sempre più esteso, sarà ben sviluppato in futuro. Anche la tecnologia di produzione del film sottile piezoelettrico si svilupperà verso alta efficienza, basso costo e alta qualità. Poiché il metodo CVD ha una copertura migliore, può essere depositato su fori profondi, gradini, depressioni o altre forme tridimensionali complesse. Inoltre, il metodo di deposizione chimica da vapore può anche controllare il rapporto stechiometrico del film preparato in un ampio intervallo, che è molto importante rispetto ad altri metodi. Il costo e i costi operativi delle apparecchiature per la deposizione chimica da vapore sono relativamente bassi, adatti sia alla produzione in lotti che alla produzione continua e hanno una buona compatibilità con altre procedure di lavorazione. Pertanto, in futuro, l'uso del metodo CVD per la preparazione di film piezoelettrici sarà ben applicato e i film piezoelettrici verranno utilizzati meglio.