Wat betekent piëzo-elektrische keramiek?

Piëzo-elektrisch keramiek is een functioneel pzt-keramisch materiaal dat mechanische energie en elektrische energie kan transformeren. Het zogenaamde piëzo-elektrische effect verwijst naar het positieve piëzo-elektrische effect dat wanneer sommige media onder mechanische druk staan, zelfs als de druk zo klein is als de trilling van de geluidsgolf, dit veranderingen in de vorm zal veroorzaken, zoals compressie of rek, waardoor het oppervlak van de media wordt opgeladen. Integendeel, wanneer een opwindend elektrisch veld wordt aangelegd, zal het medium mechanische vervorming veroorzaken, wat het omgekeerde piëzo-elektrische effect wordt genoemd.                   

       In 1880 ontdekten de Franse gebroeders Curie het ‘piëzo-elektrische effect’. In 1942 werd het eerste piëzo-elektrische keramische materiaal, bariumtitanaat, gemaakt in de Verenigde Staten, de voormalige Sovjet-Unie en Japan. In 1947 werd bariumtitanaat-pick-up, het eerste piëzo-elektrische keramische apparaat, geboren. In het begin van de jaren vijftig werd met succes een ander piëzo-elektrisch keramisch materiaal ontwikkeld, loodzirkonaattitanaat, met veel betere prestaties dan bariumtitanaat. Sindsdien is de ontwikkeling van piëzo-elektrische keramiek een nieuwe fase ingegaan. Van de jaren zestig tot de jaren zeventig is piëzo-elektrische keramiek verbeterd en steeds perfecter geworden. Zo ontstond bijvoorbeeld loodzirkonaat-titanaat binair piëzo-elektrisch keramiek, verbeterd door veel piëzo-elementen, en op loodzirkonaat-titanaat gebaseerd ternair en quaternair piëzo-elektrisch keramiek ontstond ook. Deze PZT-materialen hebben uitstekende eigenschappen, eenvoudige vervaardiging, lage kosten en brede toepassing.                           
De piëzo-elektrische ontsteker, mobiele röntgenstroomvoorziening en granaatontploffingsapparaat kunnen worden vervaardigd door gebruik te maken van de kenmerken van piëzo-elektrische keramiek om externe krachten om te zetten in elektrische energie. Met behulp van twee piëzo-elektrische keramische kolommen met een diameter van 3 mm en een hoogte van 5 mm in plaats van gewone vuursteen, kan een elektronische gasaansteker worden gemaakt die tienduizenden keren continu kan ontsteken. Het gebruik van piëzo-elektrische keramiek om elektrische energie om te zetten in ultrasone trillingen kan worden gebruikt om de positie en vorm van onderwatervissen te onderzoeken, niet-destructieve testen van metaal uit te voeren, ultrasone reiniging en ultrasone medische behandeling, en kan ook worden verwerkt tot verschillende ultrasone snijders, lasapparaten en soldeerbouten om plastic en zelfs metaal te verwerken.                 

     Piëzo-elektrische keramiek is gevoelig voor krachten van buitenaf, zodat ze zelfs de verstoring van de vleugels van vliegende insecten in de lucht op meer dan tien meter afstand kunnen waarnemen, en extreem zwakke mechanische trillingen kunnen omzetten in elektrische signalen. Met dit kenmerk kan piëzo-elektrisch plaatkristal worden gebruikt in sonarsystemen, meteorologische detectie, telemetrie-milieubescherming, huishoudelijke apparaten, enzovoort. Tegenwoordig wordt piëzo-elektrische keramiek door wetenschappers op vele gebieden toegepast, zoals de nationale defensieconstructie, wetenschappelijk onderzoek, industriële productie en het leven van mensen, en is het een veelzijdig persoon geworden in het informatietijdperk.                  

 Op het gebied van de lucht- en ruimtevaart is de piëzo-elektrische gyroscoop, gemaakt van piëzo-elektrische keramiek, het 'roer' van ruimtevaartuigen en kunstmatige satellieten die in de ruimte vliegen. Alleen door middel van 'roer', ruimtevaartuigen en kunstmatige satellieten kunnen we zijn vaste positie en koers garanderen. De traditionele mechanische gyroscoop, met een korte levensduur, slechte nauwkeurigheid en lage gevoeligheid, kan niet voldoen aan de eisen van ruimtevaartuigen en satellietsystemen. De piëzokeramische cilinderbuis met klein formaat heeft een hoge gevoeligheid en betrouwbaarheid. De onderzeeërs die de diepe zee in duiken, zijn uitgerust met sonarsystemen die onderwaterverkenners worden genoemd. Het is een onmisbare uitrusting voor onderwaternavigatie, onderwatercommunicatie, verkenning van vijandelijke schepen, het opruimen van vijandelijke mijnen, en ook een krachtig hulpmiddel voor de ontwikkeling van mariene hulpbronnen. Het kan visgroepen detecteren, de topografie van de zeebodem verkennen, enz. In dit sonarsysteem is er een piëzo-elektrische keramische onderwater-akoestische transducer. Wanneer het door de akoestische onderwatertransducer uitgezonden akoestische signaal een doel raakt, zal het een reflectiesignaal produceren, dat wordt ontvangen door een andere ontvangende akoestische onderwatertransducer, zodat het doel wordt gevonden. Momenteel is piëzo-elektrisch keramiek een van de beste materialen voor het maken van akoestische onderwatertransducers.               

 In de geneeskunde plaatsen artsen de ultrasone piëzo-elektrische schijftransducer op het onderzoeksgedeelte van het menselijk lichaam, zenden ultrasone golven uit nadat ze zijn geëlektrificeerd, en sturen deze naar het weefsel van het menselijk lichaam om echo te genereren, vervolgens de echo te ontvangen en weer te geven op het fluorescerende scherm, zodat artsen de interne toestand van het menselijk lichaam kunnen begrijpen. In de industrie zijn er piëzo-elektrische keramische elementen in de geologische detector, die kunnen worden gebruikt om de geologische omstandigheden van de aardlagen te beoordelen en de ondergrondse minerale afzettingen te ontdekken. Bovendien is de keramische transformator, de transformator in het tv-toestel, kleiner van formaat en lichter van gewicht, met een rendement van 60% - 80%. Het is bestand tegen de hoge spanning van 30.000 volt, houdt de spanning stabiel en elimineert de defecten van onscherpte en vervorming van het tv-beeld volledig. Momenteel maken de meeste televisietoestellen die in het buitenland worden geproduceerd gebruik van piëzo-elektrische keramische transformatoren. Een beeldbuis van 15 inch met een piëzo-elektrische keramische transformator van 75 mm is voldoende. Hierdoor wordt de tv kleiner en lichter.                     
 Piëzo-elektrische keramiek wordt ook veel gebruikt in het dagelijks leven. De elektronische gasaansteker van gewoon vuursteen wordt vervangen door twee piëzo-elektrische keramische kolommen met een diameter van 3 mm en een hoogte van 5 mm. Het kan tienduizenden keren continu worden ontstoken. Het elektronische ontstekingspistool, gemaakt volgens hetzelfde principe, is een uitstekend hulpmiddel voor het ontsteken van een gasfornuis. Er is ook een soort kinderspeelgoed gemaakt van piëzo-elektrische keramische componenten, zoals een zoemer van piëzo-elektrisch keramiek geïnstalleerd in de buik van een speelgoedpuppy, die een echt en interessant geluid zal maken.                   
 

Met de ontwikkeling van hoogwaardige technologie zal piëzo-elektrische keramiek steeds breder worden gebruikt. Naast dat het wordt gebruikt op hightech gebied, gaat het meer om het dienen van mensen in het dagelijks leven en het creëren van een beter leven voor mensen.