Piëzo-elektrische keramische materialen zijn functionele materialen die de omzetting tussen mechanische energie en elektrische energie realiseren (2)

Hydrothermische bereiding van dikke films heeft veel voordelen:

① Dit proces wordt in één keer in de vloeibare fase voltooid en er is geen latere kristallisatie-warmtebehandeling vereist, waardoor defecten zoals barsten, vergroving van de korrels, reactie met het substraat of de atmosfeer die kunnen worden veroorzaakt tijdens het warmtebehandelingsproces worden vermeden;
②Anorganische stoffen worden gebruikt als voorlopers en water wordt gebruikt als reactiemedium, de grondstoffen zijn gemakkelijk verkrijgbaar, de kosten van filmvoorbereiding worden verlaagd en de milieuvervuiling is minder;
③ De apparatuur is eenvoudig en de hydrothermische behandelingstemperatuur is laag, waardoor interdiffusie van de film- en substraatcomponenten vóór en na de hydrothermische behandeling wordt vermeden. De resulterende film heeft een hoge zuiverheid en goede uniformiteit. Wanneer deze methode wordt gebruikt om dikke films te maken, kunnen bovendien dikke films worden afgezet op substraatoppervlakken met verschillende complexe vormen. De resulterende dikke films hebben bepaalde voordelen van spontane polarisatie, lage hysteresis en goede binding met substraten. Momenteel krijgt deze methode steeds meer aandacht.

6. Elektroforetische afzettingsmethode
Elektroforetische afzetting (EPD) verwijst naar het dispergeren van het bereide fijne poeder met dezelfde samenstelling als de dikke film in de suspensie om een ​​suspensie te vormen met verschillende concentraties van piëzo-elektrisch plaatkristal . De pH-waarde van de suspensie wordt aangepast met een zuur-base-oplossing. Stabiele suspensie wordt verkregen door ultrasone dispersie en magnetisch roeren, en onder constante druk worden de opladende deeltjes onder invloed van het elektrische veld in een richting bewogen, waardoor een dikke film met een bepaalde dikte wordt verkregen. De dikke film die met deze methode wordt bereid, heeft de voordelen van eenvoudige apparatuur, snelle filmvorming, onbeperkte vorm van de geplateerde delen, uniforme en regelbare filmdikte, enz. De resulterende dikke film kan tientallen microns bereiken en de samenstelling is uniform en dicht.

Toepassing van piëzo-elektrische dunne-filmmaterialen
Piëzo-elektrische films worden veel gebruikt vanwege hun uitstekende prestaties. Piëzo-elektrische dikke films kunnen worden gebruikt voor de vervaardiging van een verscheidenheid aan micro-apparaten, zoals micropompen, ultrasone motoren, resonatoren, pyro-elektrische dikke-filmsensoren, dikke-filmactuators, micro-energie-pickups, enz.
 
1. Hydrofoon en sonar
De hydrofoon met enkel membraan van General Electric Company met een 2,5 μm dikke PVDF-piëzo-elektrische film als substraat. Ze kunnen worden gebruikt in medische en BDE-transducers en kunnen worden gebruikt in de reeks 0,5 ~ 50 HZ Karakterisering en kalibratie. Vanwege de langdurige stabiliteit en herhaalbaarheid van deze apparaten zijn deze kenmerken van hydrofoons gebruikt om een nieuw instrument met meerdere elementen te ontwikkelen. onderwater scanning sonarsysteem bestaat uit 100 PVDF-substraathydrofoons voor onderwaterveiligheids- / reddingsapparatuur. Het systeem maakt gebruik van de passieve modus met een werkfrequentie van 1 tot 1.000 Hz. Het kan ook in actieve modus op drie verschillende frequenties worden gebruikt. Met dit systeem kan het worden gedetecteerd. Kleine onderzeeërs tot 3 km afstand kunnen ook motoren tot 600 m detecteren, en de hoekafwijking is minder dan 5 mm. Het recente rekenmodel van de hydrofoon laat zien dat als het PVDF-element goed is ontworpen in de systeemdemonstratie, de hydrofoon signalen van meer dan 10 dB kan detecteren.

2. Antifouling
Piëzo-elektrische ultrasone transducer heeft een zeer breed perspectief in de aangroeiwerende toepassingen. Momenteel hebben het National Institute of Research en de Universiteit van Montrich in Frankrijk onderzoek gedaan naar de aangroeiwerende werking van piëzo-elektrische films. Het is bewezen dat piëzo-elektrische film effectiever is voor het meten van de trillingen van het polymeer in de schaal. Daarom kan het worden gebruikt om de nadering van de meeste mariene organismen, die vervuiling van schepen zullen veroorzaken, te voorkomen. Bovendien breidt het Delfts Wetenschappelijk Onderzoeksinstituut in Nederland de conclusies die het heeft verkregen uit naar grotere metalen constructies, zoals de granaten van koopvaardijschepen of schepen. Tegelijkertijd wordt hetzelfde principe bestudeerd bij het produceren van antivriesoppervlakken in vliegtuigen.

3. Geneeskunde
Momenteel bestuderen mensen actief de toepassing van PVD F in de geneeskunde. In veel landen sterven jaarlijks veel baby's aan wiegendood of andere ziektebeelden. Om het plotselinge sterftecijfer onder zuigelingen terug te dringen, produceren minstens drie bedrijven in Nederland, Duitsland en de Verenigde Staten een ademhalingsmonitor. Deze monitor legt een mat met een PVDF-piëzo-elektrische film onder het lichaam van de baby om continu de lichte trillingen te monitoren die worden veroorzaakt door ademhaling en hartslag (vooral 's nachts). Na verloop van tijd zal het een alarm activeren, waardoor de verstikkingsdood van de baby tijdig en effectief kan worden voorkomen.

4. Elektroden
Als het buitenoppervlak van de elektrode bedekt is met een laag PVDF-piëzo-elektrisch polymeer, kan deze informatie zoals trillingen, schokken, druk, spanning en spanning omzetten in elektrische signalen. Voor dit type elektrode, voor de quasi-statische invoer van lage frequentie naar hoge frequentie, kan de uitvoer ervan altijd zijn frequentiekarakteristieken behouden en is de uitvoer van het elektrische signaal lineair gerelateerd aan de uitgeoefende druk. Tegelijkertijd heeft deze elektrode ook een goede temperatuurstabiliteit, geschikt voor verschillende omgevingen van -40 ~ 70 ℃. Het bereik ligt doorgaans tussen 0,25 en 25 p C/N. Door de smalle piëzo-elektrische plaat tot een cirkel te wikkelen, kan een gevoelige piëzo-elektrische elektrode met een waarde van 40 p C/N worden verkregen.

5. Luchtvaart en navigatie
Het 'Portable Automatic Remote Inspection System', ontwikkeld door Sigma Research, afgekort als PAR IS, is een van de eerste geavanceerde apparaten die het commodity-tijdperk betreden. Dit systeem is speciaal ontworpen voor in-situ inspectie van grote gelaagde of samengestelde structuren.

Het sleutelelement van piëzo-elektrische sensor is een vervormbare PVDF-piëzo-elektrische film van 200 x 200 mm, die 1024 transducers bevat. De flexibiliteit van deze film is zeer goed en past volledig op het gebogen oppervlak met een kromtestraal van 4. Het ermee verbonden apparaat heeft ook een draagbare controller, een datasampler en een weergaveapparaat. Deze ontvanger heeft een totale signaal-ruisverhouding van 100 dB en een middenfrequentie van 2,5 MHz. Grafiet-epoxycomposieten in vliegtuigen of grote constructies op schepen kunnen worden gebruikt voor gemakkelijk testen. Voor aluminium en staal zijn in dit opzicht reeds bevredigende resultaten verkregen. Voor deze specifieke toepassing van PVDF is gebleken dat een film met biaxiale polariteit geschikter is dan een uniaxiale polariteit.

6. Structurele monitoring
De PVD F-piëzo-elektrische film heeft ook bepaalde toepassingen bij structurele monitoring. Er werd een systematische studie uitgevoerd naar de basiskenmerken van de piëzo-elektrische filmmonitoringstructuur van PVDF, en er werd een dynamische en statische responstest van de piëzo-elektrische filmmonitoringstructuur van PVDF uitgevoerd. Tegelijkertijd werd ook voorbereidend onderzoek uitgevoerd naar de impactbelasting van de constructie met behulp van PVDF-piëzo-elektrische film. De resultaten laten zien dat het gebruik van PVD F piëzo-elektrische film de impactbelasting op de constructie in realtime kan monitoren en de impactschade op de constructie in de tijd kan weerspiegelen. Omdat de toepassing van piëzo-elektrische dunne-filmmaterialen steeds uitgebreider wordt, zal deze in de toekomst goed ontwikkeld worden. De productietechnologie van piëzo-elektrische dunne film zal zich ook ontwikkelen in de richting van hoge efficiëntie, lage kosten en hoge kwaliteit. Omdat de CVD-methode een betere dekking heeft, kan deze worden aangebracht op diepe gaten, trappen, verdiepingen of andere complexe driedimensionale vormen. Bovendien kan de chemische dampafzettingsmethode ook de stoichiometrische verhouding van de vervaardigde film binnen een breed bereik regelen, wat zeer prominent is in vergelijking met andere methoden.
De kosten en bedrijfskosten van apparatuur voor chemische dampafzetting zijn relatief laag, wat geschikt is voor massaproductie en continue productie, en goede compatibiliteit heeft met andere verwerkingsprocedures. Daarom zal in de toekomst het gebruik van de CVD-methode voor het vervaardigen van piëzo-elektrische films goed worden toegepast, en zullen piëzo-elektrische films beter worden benut.