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ある種の誘電体が外力によりある方向に変形すると、その内部で分極が起こり、その対向する２つの表面に正と負の逆の電荷が現れます。外力を取り除くと非帯電状態に戻ります。この現象は正の圧電効果と呼ばれます。力の方向が変わると、電荷の極性が変わります。逆に、誘電体の分極方向に電界が印加されると、これらの誘電体も変形し、電界が除去されると誘電体の変形は消失します。この現象は、逆圧電効果、または電歪と呼ばれます。圧電セラミックスは、実際には圧電効果を備えた分極した強誘電体セラミックです。新しい情報素材です。圧電セラミックスは機能性セラミックスの一種です。
まずは圧電効果の原理：
圧電効果の原理 pzt圧電セラミックス とは、圧電材料に圧力を加えると電位差が発生し（正の圧電効果といいます）、逆に機械的応力（逆圧電効果といいます）が発生します。圧力が高周波振動であれば高周波電流が発生します。高周波の電気信号が圧電セラミックスに印加されると、通常超音波信号と呼ばれる高周波の音響信号（機械振動）が発生します。つまり、圧電セラミックスは機械エネルギーと電気エネルギーの変換と逆変換の機能を持っており、この相互関係は実に興味深いものです。圧電材料は、機械的変形により電界を発生したり、電界による機械的変形を発生することができます。この固有の機械的 - 電気的結合効果により、圧電材料は工学分野で広く使用されています。たとえば、圧電材料はインテリジェントな構造を作成するために使用されています。このような構造は自己支持機能に加えて、自己診断、自己適応、自己修復などの機能を有しており、将来の航空機設計において重要な役割を果たします。
2. 圧電材料
圧電材料の圧電効果 ピエゾ ディスク センサーは 、結晶格子内の原子の特殊な配置によるもので、これにより材料に応力場と電場を結合する効果が生じます。圧電材料は材料の種類により、圧電単結晶、圧電多結晶（圧電セラミックス）、圧電高分子、圧電複合材料に分類されます。具体的な材料の形状により、圧電材料と圧電フィルムの2種類に分けられます。
3. 圧電単結晶
圧電単結晶は主に鉄トランジスタです。石英、硫化カドミウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、その他の結晶も含まれます。これらの強誘電体結晶としては、チタン酸バリウム結晶、ニオブ酸リチウム構造を有するニオブ酸リチウム、ルテニウム酸ビスマス、タングステンブロンズ構造を有するルテニウム酸ストロンチウム結晶等の酸素八面体を有する酸素トランジスタが挙げられる。強誘電体トランジスタには、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素鉛（およびリン酸ストロンチウム鉛）の結晶などの水素結合が含まれています。層状構造を有するチタン酸バリウム結晶等。現在、最も広く使用されている非強誘電体石英トランジスタ、鉄の典型的な圧力トランジスタはニオブ酸リチウムとルテニウム酸ビスマスです。
4. 圧電ポリマー
1940 年という早い時期に、ソ連は木材が圧電セラミックスであることを発見しました。圧電は苧麻、絹竹、動物の骨、皮膚、血管などの組織で発見されました。 1960 年に、合成ポリマーの圧電性が発見されました。 1969年、電着後のポリフッ化ビニリデンが強い圧電性を有することが発見されました。強い圧電特性を持つ材料としては、PVDF とそのコポリマー、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ-γ-メチル-L-グルタメート、ナイロン-11 などがあります。
5. 圧電複合材料
圧電複合材料は、2 つ以上の材料を複合した圧電材料です。一般的な圧電複合材料は、圧電セラミックとポリフッ化ビニリデン反応性エポキシなどのポリマーの二相複合材料です。この複合材料は、圧電セラミックスとポリマーの長所を兼ね備えており、優れた柔軟性と加工特性を備え、密度が低く、空気、水、生体組織との音響インピーダンスの整合が容易です。さらに、圧電複合材料は高い圧電定数も備えています。圧電複合材料は、医療、センシング、測定の分野で幅広い用途があります。
圧電セラミックスの圧電効果の応用
1. 製造上の特徴
圧電セラミックスは、強誘電体セラミックスを直流電界下で分極処理することにより圧電効果を発現させることを特徴とします。一般に分極電界は3～5 kV/mm、温度は100～150℃、時間は5～20分です。これら 3 つが偏光効果に影響を与える主な要因です。チタン酸ジルコン酸鉛セラミックなどのより優れた性能を備えた圧電セラミックは、0.313 ～ 0.694 もの高い電気機械結合係数を持っています。
圧電セラミックは主に、超音波トランスデューサー、水音響トランスデューサー、電気音響トランスデューサー、セラミックフィルター、セラミックトランス、セラミックディスクリミネーター、高電圧発生器、赤外線検出器、音響表面デバイス、電気光学デバイス、イグナイターおよび圧電ジャイロの製造に使用されます。
2. セラミックの特性
圧電セラミックは敏感な特性を持ち、非常に弱い機械振動を電気信号に変換することができ、ソナー システム、気象検知、テレメトリー環境保護、家庭用電化製品などに使用できます。地震は壊滅的な災害であり、地震の震源は地殻の深部から始まります。以前は予測が難しく、人類は恥ずかしい状況に陥っていました。圧電セラミックの外力に対する感度により、10メートル以上も羽ばたく昆虫の飛翔による空気の乱れを感知することが可能です。これは、地震の強さを正確に測定し、地震の方向と距離を示すことができる圧電地震計の作成に使用できます。これは圧電セラミックスの大きな成果ではないでしょうか。圧電セラミックは、電界の作用下で、自身のサイズの最大 100 万分の 1 までの少量の変形を生成します。この小さな変化を過小評価しないでください。この原理に基づいた精密な制御メカニズムである圧電アクチュエータは、精密機器や機械制御、マイクロエレクトロニクス、バイオエンジニアリング、その他の分野に大きな恩恵をもたらします。共振器やフィルタなどの周波数制御デバイスは、通信機器の性能を決める重要なデバイスです。この点において、圧電セラミックには明らかな利点があります。優れた周波数安定性、高精度、広い周波数範囲を備え、小型、非吸湿性、長寿命です。特に多チャンネル通信機器においては、以前の電磁機器を振り返ることができないほど、耐干渉能力を向上させることができます。
3. 応用例
圧電セラミックスは、高度な知能を備えた新しい機能性電子材料です。材料とプロセスの継続的な研究と改善により、圧電セラミックスの応用はますます広範囲になってきています。機械、電気、音、光、熱に敏感な材料、圧電材料 圧電セラミック ディスク トランスデューサは 、センサー、トランスデューサー、非破壊検査、通信技術で広く使用されています。多結晶は世界各国で固相反応により形成されています。また、直流高電圧分極処理による圧電効果を有する強誘電体セラミックスの総称であり、圧電セラミックス材料の機械的エネルギーを重視した研究開発の一種です。ハイテクノロジーの発展に伴い、圧電セラミックスの応用範囲はますます広がっていきます。ハイテク分野での使用に加えて、日常生活でも人々に役立ち、人々のより良い生活を創造することに重点を置いています。
私たちの日常生活における圧電セラミックスの 5 つの一般的な用途:
1: 正および負の圧電効果の応用
2: 圧電セラミック ブザー |スピーカー
3: 圧電セラミックスピックアップ
4: 圧電トランス
5: 圧電セラミックスイグナイター 圧電
セラミックスは新しい素材ではありますが、非常に民生用の素材であると言えます。それはハイテク分野で使用されていますが、それよりも人々のより良い生活を生み出すために生活の中で使用されています。
