Cosa significa ceramica piezoelettrica?

La ceramica piezoelettrica è un materiale ceramico funzionale pzt che può trasformare l'energia meccanica e l'energia elettrica. Il cosiddetto effetto piezoelettrico si riferisce all'effetto piezoelettrico positivo che quando alcuni mezzi sono sotto pressione meccanica, anche se la pressione è piccola quanto la vibrazione dell'onda sonora, produrrà cambiamenti nella forma come compressione o allungamento, che causeranno la carica della superficie del mezzo. Al contrario, quando viene applicato un campo elettrico eccitante, il mezzo produrrà una deformazione meccanica, chiamata effetto piezoelettrico inverso.                   

       Nel 1880 i fratelli francesi Curie scoprirono l''effetto piezoelettrico'. Nel 1942, il primo materiale ceramico piezoelettrico, il titanato di bario, fu prodotto negli Stati Uniti, nell’ex Unione Sovietica e in Giappone. Nel 1947 nacque il pickup al titanato di bario, il primo dispositivo piezoelettrico in ceramica. All'inizio degli anni '50, fu sviluppato con successo un altro materiale ceramico piezoelettrico, il titanato di zirconato di piombo, con prestazioni molto migliori rispetto al titanato di bario. Da allora, lo sviluppo della ceramica piezoelettrica è entrato in una nuova fase. Dagli anni '60 agli anni '70 le ceramiche piezoelettriche sono state migliorate e sono diventate sempre più perfette. Ad esempio, sono emerse ceramiche piezoelettriche binarie di piombo zirconato titanato migliorate da molti elementi piezoelettrici, ceramiche piezoelettriche ternarie e quaternarie basate su piombo zirconato titanato. Questi materiali PZT hanno proprietà eccellenti, fabbricazione semplice, basso costo e ampia applicazione.                           
L'accenditore piezoelettrico, l'alimentatore mobile a raggi X e il dispositivo di detonazione del guscio possono essere fabbricati utilizzando le caratteristiche della ceramica piezoelettrica per convertire la forza esterna in energia elettrica. Utilizzando due colonne piezoelettriche in ceramica con un diametro di 3 mm e un'altezza di 5 mm invece della normale pietra focaia, è possibile realizzare un accendino elettronico a gas in grado di accendersi continuamente decine di migliaia di volte. L'utilizzo della ceramica piezoelettrica per trasformare l'energia elettrica in vibrazioni ultrasoniche può essere utilizzato per esplorare la posizione e la forma dei pesci sott'acqua, eseguire test non distruttivi sui metalli, pulizia a ultrasuoni e cure mediche a ultrasuoni e può anche essere trasformato in vari taglierini a ultrasuoni, dispositivi di saldatura e saldatori per lavorare la plastica e persino il metallo.                 

     Le ceramiche piezoelettriche sono sensibili alle forze esterne, quindi possono persino percepire il disturbo delle ali degli insetti volanti nell'aria a più di dieci metri di distanza e convertire vibrazioni meccaniche estremamente deboli in segnali elettrici. Con questa caratteristica, il cristallo piezoelettrico può essere utilizzato nei sistemi sonar, nel rilevamento meteorologico, nella protezione ambientale della telemetria, negli elettrodomestici e così via. Al giorno d'oggi, la ceramica piezoelettrica è stata applicata dagli scienziati in molti campi, come la costruzione della difesa nazionale, la ricerca scientifica, la produzione industriale e la vita delle persone, e diventa una persona versatile nell'era dell'informazione.                  

 Nel campo aerospaziale, il giroscopio piezoelettrico in ceramica piezoelettrica è il 'timone' dei veicoli spaziali e dei satelliti artificiali che volano nello spazio. Solo attraverso il 'timone', la navicella spaziale e il satellite artificiale possiamo garantirne la posizione e la rotta fisse. Il tradizionale giroscopio meccanico, di breve durata, scarsa precisione e bassa sensibilità, non può soddisfare i requisiti dei veicoli spaziali e dei sistemi satellitari. Il tubo del cilindro piezoceramico di piccole dimensioni ha un'elevata sensibilità e affidabilità. I sottomarini che si immergono nelle profondità marine sono dotati di sistemi sonar chiamati esploratori subacquei. È un'attrezzatura indispensabile per la navigazione subacquea, le comunicazioni subacquee, la ricognizione delle navi nemiche, la bonifica delle mine nemiche e anche un potente strumento per lo sviluppo delle risorse marine. Può rilevare gruppi di pesci, esplorare la topografia del fondale marino, ecc. In questo sistema sonar, trasduttore acustico subacqueo in ceramica piezoelettrica. Quando il segnale acustico emesso dal trasduttore acustico subacqueo tocca un bersaglio, produrrà un segnale di riflessione, che viene ricevuto da un altro trasduttore acustico subacqueo ricevente, in modo che il bersaglio venga trovato. Allo stato attuale, la ceramica piezoelettrica è uno dei migliori materiali per realizzare trasduttori acustici subacquei.               

 In medicina, i medici posizionano il trasduttore a disco piezoelettrico ultrasonico sulla parte da esaminare del corpo umano, inviando onde ultrasoniche dopo essere state elettrificate e inviandole al tessuto del corpo umano per generare eco, quindi ricevere l'eco e visualizzarlo sullo schermo fluorescente, in modo che i medici possano comprendere le condizioni interne del corpo umano. Nell'industria, nel rilevatore geologico sono presenti elementi ceramici piezoelettrici, che possono essere utilizzati per valutare le condizioni geologiche degli strati e scoprire i depositi minerali sotterranei. Inoltre il trasformatore ceramico, il trasformatore del televisore, è più piccolo e leggero, con un'efficienza del 60% - 80%. Può resistere all'alta tensione di 30000 volt, mantenere la tensione stabile ed eliminare completamente i difetti di sfocatura e deformazione dell'immagine televisiva. Attualmente, la maggior parte dei televisori prodotti all'estero utilizzano trasformatori ceramici piezoelettrici. È sufficiente un cinescopio da 15 pollici con un trasformatore ceramico piezoelettrico da 75 mm. Ciò rende la TV più piccola e leggera.                     
 La ceramica piezoelettrica è ampiamente utilizzata anche nella vita quotidiana. L'accendino elettronico a gas realizzato in normale pietra focaia è sostituito da due colonne piezoelettriche in ceramica con un diametro di 3 mm e un'altezza di 5 mm. Può essere acceso per decine di migliaia di volte continuamente. La pistola ad accensione elettronica realizzata con lo stesso principio è un ottimo strumento per accendere i fornelli a gas. C'è anche una specie di giocattolo per bambini realizzato con componenti in ceramica piezoelettrica, come un cicalino in ceramica piezoelettrica installato nella pancia di un cucciolo giocattolo, che emetterà un suono reale e interessante.                   
 

Con lo sviluppo dell'alta tecnologia, la ceramica piezoelettrica verrà utilizzata sempre più ampiamente. Oltre ad essere utilizzato nel campo dell'alta tecnologia, si tratta più di servire le persone nella vita quotidiana e di creare una vita migliore per le persone.