Piezoelektriske keramiske materialer er funksjonelle materialer som realiserer konverteringen mellom mekanisk energi og elektrisk energi (2)

Hydrotermisk fremstilling av tykke filmer har mange fordeler:

① Denne prosessen fullføres i væskefasen på en gang, og ingen senere krystalliseringsvarmebehandling er nødvendig, og unngår dermed defekter som sprekker, forgrovning av korn, reaksjon med underlaget eller atmosfæren som kan være årsak under varmebehandlingsprosessen;
②Uorganiske stoffer brukes som forløpere, og vann brukes som reaksjonsmedium, råvarene er lett tilgjengelige, kostnadene for filmfremstilling reduseres og miljøforurensningen er mindre;
③ Utstyret er enkelt og den hydrotermiske behandlingstemperaturen er lav, noe som unngår interdiffusjon av filmen og substratkomponentene før og etter hydrotermisk behandling. Den resulterende filmen har høy renhet og god ensartethet. I tillegg, når denne metoden brukes til å fremstille tykke filmer, kan tykke filmer avsettes på underlagsoverflater med forskjellige komplekse former. De resulterende tykke filmene har visse fordeler med spontan polarisering, lav hysterese og god binding med underlag. For tiden har denne metoden tiltrukket seg mer og mer oppmerksomhet.

6. Elektroforetisk avsetningsmetode
Elektroforetisk avsetning (EPD) refererer til å dispergere det tilberedte fine pulveret med samme sammensetning som den tykke filmen i suspensjonen for å danne en suspensjon med forskjellige konsentrasjoner av piezoelektrisk platekrystall . Suspensjonens pH-verdi justeres med en syre-baseløsning. Stabil suspensjon oppnås gjennom ultralydspredning og magnetisk omrøring, og under konstant trykk beveges ladepartiklene retningsbestemt under påvirkning av det elektriske feltet, for derved å oppnå en tykk film med en viss tykkelse. Den tykke filmen fremstilt ved denne metoden har fordelene med enkelt utstyr, rask filmdannelse, ubegrenset form på de belagte delene, jevn og kontrollerbar filmtykkelse, etc. Den resulterende tykke filmen kan nå titalls mikron, og sammensetningen er jevn og tett.

Anvendelse av piezoelektriske tynnfilmmaterialer
Piezoelektriske filmer er mye brukt på grunn av deres utmerkede ytelse. Piezoelektriske tykke filmer kan brukes til å produsere en rekke mikroenheter, slik som mikropumper, ultralydmotorer, resonatorer, pyroelektriske tykkfilmsensorer, tykkfilmaktuatorer, mikroenergi-pickuper, etc.
 
1. Hydrofon og ekkolodd
General Electric Companys hydrofon med én membran med en 2,5 μelektrisk DF-film kan brukes som PV DF-substrat. medisinske og NDE-transdusere, og kan brukes i området 0,5 ~ 50 HZ Karakterisering og kalibrering, På grunn av den langsiktige stabiliteten og repeterbarheten til disse enhetene, har disse egenskapene til hydrofoner blitt brukt til å utvikle et nytt multi-element instrument. undervannsskanning-ekkoloddsystem er sammensatt av 100 PVDF-substrathydrofoner for undervannssikkerhets-/redningsenheter. Systemet bruker passiv modus med en driftsfrekvens på 1 til 1 000 HZ. Den kan også betjenes i aktiv modus ved tre forskjellige frekvenser. Det kan oppdages med dette systemet. Små ubåter opptil 3 km unna kan også oppdage motorer opp til 600 m, og vinkelavviket er mindre enn 5 mm. Den ferske hydrofonberegningsmodellen viser at hvis PVDF-elementet er riktig utformet i systemdemonstrasjonen, kan hydrofonen oppdage signaler over 10 dB.

2. Bunnstoff
Piezoelektrisk ultralydsvinger har et veldig bredt perspektiv innen bunnstoffapplikasjoner. For tiden har National Institute of Research og University of Montrich i Frankrike forsket på bunnstoffing av piezoelektriske filmer. Piezoelektrisk film har vist seg å være mer effektiv for å måle vibrasjonen til polymeren i skallet. Derfor kan den brukes til å forhindre tilnærming av de fleste marine organismer som vil forårsake forurensning av skip. I tillegg utvider Delft Scientific Research Institute i Nederland konklusjonene de har oppnådd til å omfatte større metallkonstruksjoner, som for eksempel skall på handelsskip eller skip. Samtidig studeres det samme prinsippet om hvordan man kan produsere frostvæskeoverflater på fly.

3. Medisin
For tiden studerer folk aktivt bruken av PVD F i medisin. I mange land dør mange babyer av krybbedød eller andre syndromer hvert år. For å redusere den plutselige dødsraten for spedbarn, produserer minst tre selskaper i Nederland, Tyskland og USA en respirasjonsmonitor. Denne monitoren legger en matte med en PVDF piezoelektrisk film under babyens kropp for kontinuerlig å overvåke den lette vibrasjonen forårsaket av pust og hjerteslag (spesielt om natten). Etter en tid vil det utløse en alarm, som kan forhindre kvelningsdøden til babyen i tide og effektivt.

4. Elektroder
Hvis den ytre overflaten av elektroden er dekket med et lag av PVDF piezoelektrisk polymer, kan den konvertere informasjon som vibrasjon, støt, trykk, stress og belastning til elektriske signaler. For denne typen elektrode, for den kvasi-statiske inngangen fra lav frekvens til høy frekvens, kan utgangen alltid beholde sine frekvenskarakteristikk, og utgangen av det elektriske signalet er lineært relatert til det påførte trykket. Samtidig har denne elektroden også god temperaturstabilitet, egnet for forskjellige miljøer på -40 ~ 70 ℃. Området er generelt fra 0,25 til 25 p C / N. Ved å vikle det smale piezoelektriske arket til en sirkel, kan en følsom piezoelektrisk elektrode med en verdi på 40 p C / N oppnås.

5. Luftfart og navigasjon
«Portable Automatic Remote Inspection System» utviklet av Sigma Research, forkortet til PAR IS, er en av de første avanserte enhetene som gikk inn i råvareæraen. Dette systemet er spesielt utformet for in-situ inspeksjon av store lagdelte eller komposittstrukturer.

Nøkkelelementet i piezo elektrisk sensor er en 200 × 200 mm deformerbar PVDF piezoelektrisk film, som inneholder 1024 transdusere. Fleksibiliteten til denne filmen er veldig god, og den kan helt passe til den buede overflaten med en krumningsradius på 4. Enheten som er koblet til den har også en håndholdt kontroller, datasampler og displayenhet. Denne mottakeren har et totalt signal-til-støyforhold på 100 dB og en senterfrekvens på 2,5 MHz. Grafitt-epoksy-kompositter på fly eller store strukturer på skip kan brukes for praktisk testing. For aluminium og stål er det allerede oppnådd tilfredsstillende resultater i denne forbindelse. For denne spesielle anvendelsen av PVDF har det blitt funnet at en film med biaksial polaritet er mer egnet enn en uniaksial polaritet.

6. Strukturell overvåking
PVD F piezoelektrisk film har også visse bruksområder i strukturell overvåking. En systematisk studie av de grunnleggende egenskapene til PVDF piezoelektriske filmovervåkingsstrukturen ble utført, og en dynamisk og statisk responstest av PVDF piezoelektriske filmovervåkingsstrukturen ble utført. Samtidig ble det også utført forundersøkelser på støtbelastningen til strukturen ved bruk av PVDF piezoelektrisk film. Resultatene viser at bruk av PVD F piezoelektrisk film kan overvåke støtbelastningen på konstruksjonen i sanntid og kan reflektere støtskaden på konstruksjonen i tid. Ettersom bruken av piezoelektriske tynnfilmmaterialer er mer og mer omfattende, vil den bli godt utviklet i fremtiden. Produksjonsteknologien til piezoelektrisk tynnfilm vil også utvikle seg mot høy effektivitet, lave kostnader og høy kvalitet. Fordi CVD-metoden har bedre dekning, kan den avsettes på dype hull, trinn, fordypninger eller andre komplekse tredimensjonale former. I tillegg kan den kjemiske dampavsetningsmetoden også kontrollere det støkiometriske forholdet til den forberedte filmen i et bredt område, noe som er svært fremtredende sammenlignet med andre metoder.
Kostnadene og driftskostnadene for kjemisk dampavsetningsutstyr er relativt lave, som er egnet for masseproduksjon og kontinuerlig produksjon, og har god kompatibilitet med andre behandlingsprosedyrer. Derfor, i fremtiden, vil bruken av CVD-metoden for å forberede piezoelektriske filmer være godt brukt, og piezoelektriske filmer vil bli bedre utnyttet.