Cos'è la ceramica piezoelettrica? E il flusso di processo della ceramica piezoelettrica.

La ceramica piezoelettrica è un materiale ceramico funzionale pzt in grado di convertire l'energia meccanica e l'energia elettrica tra loro. Il cosiddetto effetto piezoelettrico significa che quando un mezzo è soggetto a pressione meccanica, anche se questa pressione è piccola quanto la vibrazione dell'onda sonora, produrrà compressione o allungamento e altri cambiamenti di forma, causando la carica della superficie del mezzo. Questo è un cilindro in ceramica piezoelettrica ad effetto piezoelettrico positivo. Al contrario, quando viene applicato un campo elettrico eccitante, il mezzo verrà deformato meccanicamente, chiamato effetto piezoelettrico inverso. Questo meraviglioso effetto è stato applicato in molti campi strettamente legati alla vita delle persone per ottenere la conversione dell'energia, il rilevamento, la guida, il controllo della frequenza e altre funzioni.

Flusso di processo generale del trasduttore ceramico piezoelettrico:

(1) Ingredienti: effettuare il pretrattamento dei materiali, rimuovere le impurità e rimuovere l'umidità, quindi pesare le varie materie prime in base alla proporzione della formula. Si noti che una piccola quantità di additivi dovrebbe essere posizionata al centro dei materiali di grandi dimensioni.
(2) Miscelazione e macinazione: lo scopo è mescolare e macinare tutti i tipi di materie prime e preparare le condizioni per la reazione completa in fase solida per la calcinazione. Generalmente viene adottata la macinazione a secco o ad umido. La macinazione a secco può essere utilizzata per piccoli lotti, mentre la macinazione a sfere con agitazione o la frantumazione con flusso d'aria può essere utilizzata per lotti grandi, con maggiore efficienza.
(3) Pre-cottura: lo scopo è eseguire la reazione in fase solida di ciascuna materia prima ad alta temperatura per sintetizzare ceramiche piezoelettriche. Questo processo è molto importante e influenzerà direttamente le condizioni di sinterizzazione e le prestazioni del prodotto finale.
(4) Macinazione fine secondaria: lo scopo è quello di miscelare finemente la polvere ceramica piezoelettrica precotta e macinarla finemente, in modo da gettare una solida base per una formazione uniforme della porcellana e prestazioni costanti.
(5) Granulazione: lo scopo è far sì che la polvere formi particelle fluide e ad alta densità. Il metodo può essere eseguito manualmente ma con bassa efficienza. L'attuale metodo efficiente è la granulazione a spruzzo. In questo processo viene aggiunto un legante.
(6) Formatura: Lo scopo è quello di compattare il materiale granulato nel pezzo prefabbricato richiesto.
(7) Scarico plastico: Lo scopo è quello di rimuovere dal grezzo il legante aggiunto durante la granulazione.
(8) Sinterizzazione in porcellana: il pezzo grezzo viene sigillato e sinterizzato in porcellana ad alta temperatura. Questo collegamento è piuttosto importante.
(9) Lavorazione della forma: macinare i prodotti bruciati fino alla dimensione finale richiesta.
(10) L'elettrodo target: posizionare un elettrodo conduttivo sulla superficie ceramica richiesta. I metodi generali sono l'infiltrazione dello strato d'argento, la deposizione chimica e il rivestimento sotto vuoto.
(II) Polarizzazione ad alta tensione: orientare i domini elettrici interni della ceramica, in modo che la ceramica abbia proprietà piezoelettriche.
(12) Test di invecchiamento: controllare gli indicatori dopo che le prestazioni della ceramica piezoelettrica sono stabili per vedere se soddisfa i requisiti prestazionali previsti.

Nel 1880, i fratelli francesi Curie scoprirono l''effetto piezoelettrico'. Nel 1942, il materiale ceramico piezoelettrico titanato di bario fu prodotto negli Stati Uniti, nell'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 con prestazioni molto migliori del titanato di bario, il titanato di zirconato di piombo. Da allora, lo sviluppo della ceramica piezoelettrica è entrato in una nuova fase. Dagli anni '60 agli anni '70 la ceramica piezoelettrica continuò a migliorare e a diventare perfetta. Ad esempio, le ceramiche piezoelettriche binarie di piombo zirconato titanato sono migliorate con più elementi e sono nate anche ceramiche piezoelettriche ternarie e quaternarie basate su zirconato titanato di piombo. Questi materiali hanno prestazioni eccellenti, fabbricazione semplice, basso costo e ampia applicazione.

La sensibilità della piezoceramica alle forze esterne fa sì che percepisca persino la perturbazione delle ali volanti a decine di metri di distanza dall'aria e converta vibrazioni meccaniche estremamente deboli in segnali elettrici. Utilizzando questa caratteristica della ceramica piezoelettrica, può essere applicata a sistemi sonar, rilevamento meteorologico, protezione ambientale tramite telemetria, elettrodomestici, ecc.
Al giorno d'oggi, la ceramica piezoelettrica è stata applicata dagli scienziati nella costruzione della difesa nazionale, nella ricerca scientifica, nella produzione industriale e in molti campi strettamente legati alla vita delle persone. Sono diventati versatili nell’era dell’informazione.

Nel campo aerospaziale, i giroscopi piezoelettrici realizzati in ceramica piezoelettrica sono il 'timone' dei veicoli spaziali e dei satelliti artificiali che volano nello spazio. Facendo affidamento sul 'timone', i veicoli spaziali e i satelliti artificiali possono garantire l'orientamento e la rotta stabiliti. I giroscopi meccanici tradizionali hanno una durata di vita breve, scarsa precisione e bassa sensibilità, che non possono soddisfare i requisiti dei veicoli spaziali e dei sistemi satellitari. Tuttavia, i giroscopi piezoelettrici compatti hanno un'elevata sensibilità e una buona affidabilità.