Nyheter

Du er her: Hjem / Nyheter / Grunnleggende om piezoelektrisk keramikk / Anvendelse av piezoelektriske materialer og piezoelektriske effekter

Anvendelse av piezoelektriske materialer og piezoelektriske effekter

Visninger: 2 Forfatter: Nettstedredaktør Publiseringstid: 2019-09-24 Opprinnelse: nettsted

Spørre

Den raske utviklingen av verdensøkonomien har ført til en kraftig økning i energiforbruket. Med utarming av ikke-fornybare energikilder og beskyttelse av miljøet, utvikler land kraftig bærekraftig ren energi. Ren energi som lys, vind og solenergi forårsaker gradvis
Den piezoelektriske effekten kan brukes til trykkkraftproduksjon, fordi den har fordelene med enkel struktur, ingen varme, ingen elektromagnetisk interferens, ingen forurensning, lett å oppnå miniatyrisering og integrasjon, og med forbedring av piezoelektriske egenskaper til piezoelektriske materialer piezoelektrisk platesvinger og ny kraftelektronikk. Bruken av enheter kan møte strømkravene til lavenergiprodukter og bli en av hotspots for nåværende forskning.
.
1 Prinsipp for piezoelektrisk effekt
Når noen dielektrikumer deformeres av ytre krefter i en bestemt retning, mens intern polarisering oppstår, oppstår positive og negative ladninger på to motsatte overflater av piezokrystallen. Dette fenomenet kalles piezoelektrisk effekt. Den piezoelektriske effekten er delt inn i en positiv piezoelektrisk effekt og en invers piezoelektrisk effekt. Den såkalte positive piezoelektriske effekten refererer til effekten av at mediet dielektriseres ved påvirkning av mekanisk stress og lading av overflaten. Motsatt, når et elektrisk felt påføres utenfor krystallen, vil krystallen som påvirkes av det elektriske feltet gjennomgå mekanisk deformasjon, kalt den inverse piezoelektriske effekten.

2 Klassifisering av piezoelektriske materialer
Piezoelektriske materialer har opplevd flere milepæler i kvartskrystaller, piezoelektrisk keramikk, piezoelektriske polymerer og piezoelektriske kompositter. Hovedtypene av piezoelektriske materialer introduseres kort.

1) Piezoelektrisk keramikkkrystall.
Piezoelektriske krystaller er materialene som brukes i den tidlige piezoelektriske effekten, hovedsakelig kvartskrystall (SiO2), vannløselig piezoelektrisk krystall (kaliumnatriumtartrat) og litiumniobatkrystall. På grunn av den stabile ytelsen til piezoelektrisk enkeltkrystall er kostnadene høye. Kun for standardinstrumenter eller sensorer med høye nøyaktighetskrav. Utviklingen av piezoelektrisk keramisk teknologi har gradvis erstattet trenden til de ovennevnte materialene. Men de siste årene har forskere fra forskjellige land gjort mye arbeid for utviklingen av nye krystallinske piezoelektriske materialer. I dag er en enkelt krystall piezoelektrisk piezokeramiske skiver med maksimalt 2600pc/N og en k33 på opptil 0,95 er utviklet, og dens energilagringstetthet kan nå 130J/kg, som er mer enn 10 ganger lagringstettheten til piezoelektrisk keramikk. Forskning på produksjonsprosessen av piezoelektriske materialer har blitt utført, og suksessen med masseproduksjon vil helt sikkert utvide den videre bruken av piezoelektriske materialer.

2) PbTiO3-basert piezoelektrisk materiale.
PbTiO3 (referert til som PT) piezoelektriske materialer har blitt mye brukt i fremstillingen av høyfrekvente og høytemperatur piezoelektriske keramiske komponenter. For tiden er det utført noen undersøkelser på dette materialet, hovedsakelig i tilberedning av PbTiO3 nanopowder, inkludert produksjon av råvarer, produksjonsmetoder og produksjonsprosesser. Mangfoldet av råvarer og kontinuerlig oppdatering av produksjonsprosesser har gjort ytelsen til PbTiO3 kontinuerlig forbedret. For tiden har materialet blitt mye brukt i transduser, ultralyd og industriell ikke-destruktiv testing.

3) Piezoelektrisk keramikk.
Piezoelektrisk keramikk er kunstig fremstilt polykrystallinske piezoelektriske materialer. Utviklingen av prosesseringsteknologi har gjort det mulig å redusere størrelsen på piezoelektrisk keramikk til sub-mikron, slik at substratet kan gjøres tynnere og finkornet piezoelektrisk keramikk vises. Dette materialet øker array-frekvensen og reduserer array-tapet, men det reduserer også effekten av den piezoelektriske effekten. Utviklingen av nanoteknologi har forbedret den piezoelektriske effekten av finkornet piezoelektrisk keramikk, og dens piezoelektriske effekt er sammenlignbar med den av grovkornet piezoelektrisk keramikk. For tiden er forskning og utvikling av piezoelektriske keramiske materialer av interesse for alle land.

4) Høypolymerkompositter.
Forskning på piezoelektriske polymerkompositter begynte på begynnelsen av 1970-tallet. Fra bruksperspektivet kan piezoelektriske polymerer klassifiseres i piezoelektriske plaster, piezoelektriske gummier, piezoelektriske harpikser, piezoelektriske høypolymerkompositter og syntetiske polypeptider. Piezoelektrisk plast er basert på syntetiske eller naturlige piezoelektriske polymerer, som kan støpes under bearbeiding, mens produktet endelig kan opprettholde en konstant form av piezoelektrisk polymer. Piezoelektrisk gummi er en generell betegnelse for svært elastiske piezoelektriske polymerer. Generelt blir piezoelektriske polymerer med stor forlengelse, strekkstyrke og elastisitet i temperaturområdet -130 ° C til 150 ° C alle presset i den bearbeidede piezoelektriske polymeren. Elektrisk gummi, kan spesifikt deles inn i piezoelektrisk silikongummi, piezoelektrisk fluorgummi og så videre. Piezoelektrisk harpiks er en halvfast, solid eller pseudo-solid amorf piezoelektrisk polymer, gjennomsiktig eller gjennomskinnelig, piezoelektrisk piezoelektrisk harpiks som nylon-11, amorf polar alternerende kopolymer av cyanid - vinylacetat, polypropylen, som polykarbonat, og. Deretter utvikles et piezoelektrisk høypolymer-komposittmateriale, som er sammensatt av to eller flere forskjellige piezoelektriske materialer gjennom fysisk blanding eller kjemisk poding, etc., som er «lengde-til-lengde» og har bedre ytelse enn noen av dem. Et materiale, PZT-epoksyharpiks, keramisk-polymer piezoelektrisk materiale er mer vanlig brukt. Det er ingen strenge grenser for piezoelektriske polymerer, enten de er avledet fra sammensetningen av materialet eller formen til det ferdige produktet.

3 Anvendelse av piezoelektrisk effekt
Piezoelektrisk effektteknologi har blitt mye brukt i produksjonen av forskjellige transdusere, aktuatorer og sensorer. Et typisk eksempel på anvendelsen av piezoelektriske effekter i transdusere er bruken av elektriske signaltidsforsinkelser. Tidligere var forsinkelseslinjen produsert av overføringslinjen stort i volum, og signaltapet er stort under overføring. Den piezoelektriske transduseren er festet til den senderende transduseren og den mottakende transduseren på et fast medium, og det elektriske signalet overføres gjennom den inverse piezoelektriske effekten. Signalet konverteres til et akustisk signal og forplantes i et fast medium. Etter en tidsperiode konverteres det akustiske signalet til et elektrisk signal av den mottakende transduseren gjennom den positive piezoelektriske effekten, og signalforsinkelsesoppgaven er fullført. Siden hastigheten til lydbølger i et fast medium er fem størrelsesordener langsommere enn for en elektromagnetisk bølge, kan signalforsinkelse oppnås med bare et lite fast medium. Forsinkelseslinjen laget av den piezoelektriske transduseren har egenskapene til lite volum, lav vekt, stabil ytelse og lignende, og er relativt enkel å produsere. Ulike aktuatorer kan lages ved å bruke den omvendte piezoelektriske effekten. Piezoelektriske aktuatorer kan deles inn i stive forskyvningsdrivere og resonansforskyvningsdrivere i henhold til forskjellige kjøremetoder. Piezoelektriske aktuatorer krever ikke en overføringsmekanisme og oppnår høy forskyvningskontrollnøyaktighet. Samtidig er responshastigheten rask, det er ingen mekanisk anastomosegap, spenningsoppfølgingsforskyvningskontroll kan realiseres, og kraftuttaket er stort mens strømforbruket er lavt. Kina har oppnådd enestående resultater på dette feltet, for eksempel piezoelektriske ultralydmotorer, mikroroboter og bittesmå gripere. Ulike sensorer kan fremstilles ved å bruke den piezoelektriske effekten, for eksempel piezoelektriske trykksensorer, ultralydsensorer og piezoelektriske akselerasjonssensorer.

Piezoelektriske akselerometre kjennetegnes ved sin enkle struktur, lille størrelse, lette vekt og lange levetid. De har blitt mye brukt i vibrasjons- og sjokkmåling av fly, biler, skip, broer og bygninger, spesielt luftfart, og det har sin spesielle status innen romfart. Piezoelektriske sensorer kan også brukes til å måle internt forbrenningstrykk og vakuum, og brukes i militær industri og biomedisinske målinger. I tillegg kan piezoelektrisk måleteknologi også brukes til å lage ulike måleinstrumenter som piezoelektrisk gyro og piezoelektrisk strømningsmåler, samt diskriminatorer, piezoelektriske oscillatorer, transformatorer, filtre, etc., som produseres i produksjon, liv, vitenskapelig forskning og nasjonalt forsvar. piezo skive

Med sine unike fordeler, piezoelektrisk effekt HIFU keramiske transduserteknologi har blitt mye brukt i dagens økende energibehov. I denne artikkelen introduseres piezoelektriske materialer fra fire aspekter: piezoelektrisk krystall, PbTiO3 piezoelektrisk materiale, piezoelektrisk keramisk og høypolymerkompositt. Anvendelsen av denne teknologien i transdusere, aktuatorer og sensorer er gitt. Jeg tror at utviklingen av piezoelektrisk teknologi vil gi oss en bedre morgendag. For å sikre kvaliteten på konstruksjonen, og for å redusere forekomsten av sikkerhetsulykker under byggeprosessen. Innføringen av ny teknologi i byggeprosessen kan ikke bare forbedre byggekvaliteten, men også forbedre sikkerheten til byggeprosessen, for eksempel bruk av live online testutstyrsteknologi.

4) Styrke vedlikeholdet av anleggsutstyr.
Ved langsiktig bruk av elektrisk kraftkonstruksjonsutstyr vil det bli påvirket av industriell forurensning og miljøforurensning. For å redusere disse effektene er det nødvendig å forberede seg tilsvarende før bygging. For eksempel pre-korrosjonsbehandling av isolerte ledninger før bygging, eller valg av isolatorer med sterk anti-forurensningsevne, og regelmessig vedlikehold og vedlikehold av utstyr.