Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Asas Seramik Piezoelektrik / Penggunaan bahan piezoelektrik dan kesan piezoelektrik

Penggunaan bahan piezoelektrik dan kesan piezoelektrik

Pandangan: 2 Pengarang: Editor Tapak Masa Terbit: 2019-09-24 Asal: tapak

Tanya

Perkembangan pesat ekonomi dunia telah membawa kepada peningkatan mendadak dalam penggunaan tenaga. Dengan kehabisan sumber tenaga tidak boleh diperbaharui dan perlindungan alam sekitar, negara sedang giat membangunkan tenaga bersih yang mampan. Tenaga bersih seperti cahaya, angin dan tenaga suria secara beransur-ansur menyebabkan
Kesan piezoelektrik boleh digunakan untuk penjanaan kuasa tekanan, kerana ia mempunyai kelebihan struktur mudah, tiada haba, tiada gangguan elektromagnet, tiada pencemaran, mudah untuk mencapai pengecilan dan penyepaduan, dan dengan peningkatan sifat piezoelektrik bahan piezoelektrik transduser cakera piezoelektrik dan elektronik kuasa baharu. Penggunaan peranti boleh memenuhi keperluan kuasa produk tenaga rendah dan menjadi salah satu titik panas penyelidikan semasa.
.
1 Prinsip kesan piezoelektrik
Apabila sesetengah dielektrik diubah bentuk oleh daya luaran dalam arah tertentu, manakala polarisasi dalaman berlaku, cas positif dan negatif muncul pada dua permukaan bertentangan hablur piezo. Fenomena ini dipanggil kesan piezoelektrik. Kesan piezoelektrik dibahagikan kepada kesan piezoelektrik positif dan kesan piezoelektrik songsang. Apa yang dipanggil kesan piezoelektrik positif merujuk kepada kesan medium dielektrik oleh tindakan tegasan mekanikal dan mengecas permukaan. Sebaliknya, apabila medan elektrik digunakan di luar kristal, kristal yang terjejas oleh medan elektrik akan mengalami ubah bentuk mekanikal, dipanggil kesan piezoelektrik songsang.

2 Klasifikasi bahan piezoelektrik
Bahan piezoelektrik telah mengalami beberapa peristiwa penting dalam kristal kuarza, seramik piezoelektrik, polimer piezoelektrik dan komposit piezoelektrik. Jenis utama bahan piezoelektrik diperkenalkan secara ringkas.

1) Kristal seramik piezoelektrik.
Kristal piezoelektrik ialah bahan yang digunakan dalam kesan piezoelektrik awal, terutamanya kristal kuarza (SiO2), kristal piezoelektrik larut air (kalium natrium tartrat) dan kristal litium niobate. Oleh kerana prestasi stabil kristal tunggal piezoelektrik, kosnya tinggi. Hanya untuk instrumen atau penderia standard dengan keperluan ketepatan yang tinggi. Perkembangan teknologi seramik piezoelektrik telah secara beransur-ansur menggantikan trend bahan di atas. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sarjana dari pelbagai negara telah melakukan banyak kerja untuk pembangunan bahan piezoelektrik kristal baru. Pada masa ini, piezoelektrik kristal tunggal cakera seramik piezo dengan maksimum 2600pc/N dan k33 sehingga 0.95 telah dibangunkan, dan ketumpatan simpanan tenaganya boleh mencapai 130J/kg, iaitu lebih daripada 10 kali ganda ketumpatan penyimpanan seramik piezoelektrik. Penyelidikan mengenai proses pengeluaran bahan piezoelektrik telah dijalankan dan kejayaan pengeluaran besar-besaran pastinya akan memperluaskan lagi aplikasi bahan piezoelektrik.

2) Bahan piezoelektrik berasaskan PbTiO3.
Bahan piezoelektrik PbTiO3 (dirujuk sebagai PT) telah digunakan secara meluas dalam pembuatan komponen seramik piezoelektrik frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Pada masa ini, beberapa penyelidikan telah dijalankan ke atas bahan ini, terutamanya dalam penyediaan serbuk nano PbTiO3, termasuk pengeluaran bahan mentah, kaedah pengeluaran dan proses pembuatan. Kepelbagaian bahan mentah dan pengemaskinian berterusan proses pembuatan telah menjadikan prestasi PbTiO3 bertambah baik secara berterusan. Pada masa ini, bahan tersebut telah digunakan secara meluas dalam ujian transduser, ultrasonik dan industri yang tidak merosakkan.

3) Seramik piezoelektrik.
Seramik piezoelektrik ialah bahan piezoelektrik polihabluran buatan buatan. Perkembangan teknologi pemprosesan telah membolehkan saiz seramik piezoelektrik dikecilkan kepada sub-mikron, supaya substrat boleh dibuat lebih nipis dan seramik piezoelektrik berbutir halus muncul. Bahan ini meningkatkan kekerapan tatasusunan dan mengurangkan kehilangan tatasusunan, tetapi ia juga mengurangkan kesan kesan piezoelektrik. Perkembangan nanoteknologi telah meningkatkan kesan piezoelektrik seramik piezoelektrik berbutir halus, dan kesan piezoelektriknya adalah setanding dengan seramik piezoelektrik bijian kasar. Pada masa ini, penyelidikan dan pembangunan bahan seramik piezoelektrik menjadi perhatian semua negara.

4) Komposit polimer tinggi.
Penyelidikan mengenai komposit polimer piezoelektrik bermula pada awal 1970-an. Dari perspektif penggunaan, polimer piezoelektrik boleh dikelaskan kepada plastik piezoelektrik, getah piezoelektrik, resin piezoelektrik, komposit polimer tinggi piezoelektrik, dan polipeptida sintetik. Plastik piezoelektrik adalah berasaskan polimer piezoelektrik sintetik atau semulajadi, yang boleh dibentuk semasa pemprosesan, manakala produk akhirnya boleh mengekalkan bentuk polimer piezoelektrik yang malar. Getah piezoelektrik ialah istilah umum untuk polimer piezoelektrik yang sangat anjal. Secara umum, polimer piezoelektrik dengan pemanjangan besar, kekuatan tegangan dan daya tahan dalam julat suhu -130 ° C hingga 150 ° C semuanya ditekan dalam polimer piezoelektrik yang diproses. Getah elektrik, secara khusus boleh dibahagikan kepada getah silikon piezoelektrik, fluororubber piezoelektrik dan sebagainya. Resin piezoelektrik ialah polimer piezoelektrik amorfus separa pepejal, pepejal atau pseudo-pepejal, lutsinar atau lut sinar, resin piezoelektrik piezoelektrik seperti nilon-11, kopolimer bergantian polar amorfus sianida - Vinyl asetat, polipropilena, polikarbonat, dan seumpamanya. Kemudian dibangunkan ialah bahan komposit polimer tinggi piezoelektrik, yang terdiri daripada dua atau lebih bahan piezoelektrik yang berbeza melalui pencampuran fizikal atau cantuman kimia, dsb., yang 'panjang-ke-panjang' dan mempunyai prestasi yang lebih baik daripada mana-mana bahan tersebut. Bahan, resin PZT-epoksi, bahan piezoelektrik seramik-polimer lebih biasa digunakan. Tiada had yang ketat untuk polimer piezoelektrik, sama ada ia berasal daripada komposisi bahan atau bentuk produk siap.

3 Aplikasi kesan piezoelektrik
Teknologi kesan piezoelektrik telah digunakan secara meluas dalam fabrikasi pelbagai transduser, penggerak dan penderia. Contoh tipikal penggunaan kesan piezoelektrik dalam transduser ialah penggunaan kelewatan masa isyarat elektrik. Pada masa lalu, talian tunda yang direka oleh talian penghantaran adalah besar dalam jumlah, dan kehilangan isyarat adalah besar semasa penghantaran. Transduser piezoelektrik dipasang pada transduser pemancar dan transduser penerima pada medium pepejal, dan isyarat elektrik dihantar melalui kesan piezoelektrik songsang. Isyarat ditukar kepada isyarat akustik dan disebarkan dalam medium pepejal. Selepas satu tempoh masa, isyarat akustik ditukar kepada isyarat elektrik oleh transduser penerima melalui kesan piezoelektrik positif, dan tugas kelewatan isyarat selesai. Oleh kerana halaju gelombang bunyi dalam medium pepejal adalah lima urutan magnitud lebih perlahan daripada gelombang elektromagnet, kelewatan isyarat boleh dicapai dengan hanya medium pepejal yang kecil. Garis kelewatan yang dibuat oleh transduser piezoelektrik mempunyai ciri-ciri volum kecil, ringan, prestasi stabil, dan seumpamanya, dan agak mudah untuk dihasilkan. Pelbagai penggerak boleh dibuat menggunakan kesan piezoelektrik songsang. Penggerak piezoelektrik boleh dibahagikan kepada pemacu anjakan tegar dan pemacu anjakan resonan mengikut kaedah pemanduan yang berbeza. Penggerak piezoelektrik tidak memerlukan mekanisme penghantaran dan mencapai ketepatan kawalan anjakan yang tinggi. Pada masa yang sama, kelajuan tindak balas adalah pantas, tiada jurang anastomosis mekanikal, kawalan anjakan susulan voltan dapat direalisasikan, dan output kuasa adalah besar manakala penggunaan kuasa adalah rendah. China telah mencapai keputusan cemerlang dalam bidang ini, seperti motor ultrasonik piezoelektrik, robot mikro dan pencengkam kecil. Pelbagai penderia boleh dibuat menggunakan kesan piezoelektrik, seperti penderia tekanan piezoelektrik, penderia ultrasonik dan penderia pecutan piezoelektrik.

Pecutan piezoelektrik dicirikan oleh struktur ringkasnya, saiz kecil, berat ringan dan hayat perkhidmatan yang panjang. Ia telah digunakan secara meluas dalam pengukuran getaran dan kejutan pesawat, kereta, kapal, jambatan dan bangunan, terutamanya penerbangan dan Ia mempunyai status istimewa dalam bidang aeroangkasa. Penderia piezoelektrik juga boleh digunakan untuk mengukur tekanan pembakaran dalaman dan vakum, dan digunakan dalam industri ketenteraan dan pengukuran bioperubatan. Selain itu, teknologi pengukur piezoelektrik juga boleh digunakan untuk membuat pelbagai alat pengukur seperti giro piezoelektrik dan meter alir piezoelektrik, serta diskriminator, pengayun piezoelektrik, transformer, penapis, dan lain-lain, yang dihasilkan dalam pengeluaran, kehidupan, penyelidikan saintifik dan pertahanan negara. cakera piezo

Dengan kelebihan uniknya, kesan piezoelektrik Teknologi transduser seramik HIFU telah digunakan secara meluas dalam permintaan tenaga yang semakin meningkat hari ini. Dalam makalah ini, bahan piezoelektrik diperkenalkan dari empat aspek: kristal piezoelektrik, bahan piezoelektrik PbTiO3, piezoelektrik seramik dan komposit polimer tinggi. Aplikasi teknologi ini dalam transduser, penggerak dan penderia diberikan. Saya percaya bahawa pembangunan teknologi piezoelektrik akan membawa kita hari esok yang lebih baik. Untuk memastikan kualiti pembinaan, dan untuk mengurangkan berlakunya kemalangan keselamatan semasa proses pembinaan. Pengenalan teknologi baru ke dalam proses pembinaan bukan sahaja dapat meningkatkan kualiti pembinaan, tetapi juga meningkatkan keselamatan proses pembinaan, seperti penggunaan teknologi peralatan ujian dalam talian secara langsung.

4) Mengukuhkan penyelenggaraan peralatan pembinaan.
Dalam penggunaan jangka panjang peralatan pembinaan kuasa elektrik, ia akan terjejas oleh pencemaran industri dan pencemaran alam sekitar. Untuk mengurangkan kesan ini, perlu menyediakan sewajarnya sebelum pembinaan. Sebagai contoh, rawatan pra-karat wayar terlindung sebelum pembinaan, atau pemilihan penebat dengan keupayaan anti-pencemaran yang kuat, dan penyelenggaraan dan penyelenggaraan peralatan secara tetap.