Zastosowanie wysokotemperaturowych piezoelektrycznych materiałów ceramicznych

1) Stan badań nad wysokotemperaturowymi piezoelektrycznymi materiałami ceramicznymi: SiO2 jest jednym z najwcześniejszych materiałów piezoelektrycznych stosowanych w urządzeniach. Ze względu na stabilną częstotliwość rezonansową i dobrą stabilność temperaturową jest szeroko stosowany w kontroli produkcji i zarządzaniu wszystkimi systemami komunikacyjnymi. W komponentach, takich jak zegary, mikroprocesory itp. Cytrynian bizmutu ołowiowego (PN) ma strukturę brązu wolframowego, niską wartość współczynnika jakości mechanicznej (Qm), wysoki stosunek d33 do d31 i jest szeroko stosowany w badaniach nieniszczących (NDT) i diagnostyce medycznej. Niobian litu (LiNbO3) i niobian litu (LiTaO3) mają podobną strukturę i działanie i często określa się je mianem kryształów mających strukturę typu niobianu litu. Dzięki dobrej piezoelektryczności, piroelektryczności, ferroelektryczności, elektrooptyce i nieliniowym właściwościom optycznym jest szeroko stosowany do wytwarzania wysokotemperaturowych przetworników, filtrów, piroelektrycznych detektorów podczerwieni, modulatorów laserowych i różnorodnych urządzeń funkcjonalnych, takich jak mnożniki częstotliwości.

2) Ceramika piezoelektryczna to w rzeczywistości spolaryzowana ceramika ferroelektryczna z efektem piezoelektrycznym, która jest piezo-cylindrycznym ceramicznym przetwornikiem piezoelektrycznym z wzajemnym przetwarzaniem energii mechanicznej i elektrycznej. Wykorzystując ceramikę piezoelektryczną do przekształcania sił zewnętrznych w energię elektryczną, można wyprodukować zapalniki piezoelektryczne, mobilne zasilacze rentgenowskie i detonatory pociskowe; Ceramikę piezoelektryczną można wykorzystać do zamiany energii ultradźwiękowej na wibracje ultradźwiękowe, które można wykorzystać do ustalenia pozycji podwodnych ryb. Kształt, nieniszczące badania metalu, czyszczenie ultradźwiękowe można również wykonać w różnych przecinakach ultradźwiękowych, sprzęcie spawalniczym i lutownicy, przetwarzaniu tworzyw sztucznych, a nawet metalu. Ceramika piezoelektryczna jest bardzo wrażliwa i może przekształcać bardzo słabe wibracje mechaniczne na sygnały elektryczne. Czułość pozwala nawet wyczuć zakłócenia powodowane przez latające owady trzepoczące skrzydłami na odległość ponad dziesięciu metrów. Może być stosowany w systemach sonarowych, detekcji meteorologicznej, telemetrii środowiskowej, przewidywaniu trzęsień ziemi.

3) Polimery piezoelektryczne dysków piezoelektrycznych w przetwornikach ceramicznych uważane są za idealne materiały na czujniki robotyczne. Charakteryzuje się odpornością na zużycie, lekkością, wysoką czułością, niską impedancją akustyczną, łatwością mocowania na skomplikowanych powierzchniach, niską ceną i szerokim pasmem częstotliwości. Do czujników wykorzystujących funkcje piezoelektryczne zaliczają się czujniki dotykowe, czujniki przyspieszenia i czujniki zbliżeniowe (czujniki odległości). Do czujników wykorzystujących funkcje piroelektryczne zaliczają się czujniki zbliżeniowe (czujniki bezpieczeństwa), czujniki kontaktowe (rozproszone), czujniki identyfikacji materiałów i kamery na podczerwień.

4) Zastosowanie materiałów kompozytowych z włókien piezoelektrycznych zapewnia redukcję drgań strukturalnych, materiały kompozytowe z włókien piezoelektrycznych można zaprojektować na podstawie sterownika czujnikowego i zastosować do identyfikacji odpowiedzi częstotliwościowej wiązki. Materiał ten stosowany jest w układzie tłumienia usterzenia pionowego samolotu w celu tłumienia drgań powstających podczas lotu oraz do badania skuteczności kompozytu włókien piezoelektrycznych w aktywnej kontroli drgań ogona. Wyniki testów pokazują, że materiał ma dobre właściwości wykrywania i prowadzenia, a efekt tłumienia jest lepszy niż w przypadku przetworników piezoceramicznych.

5) Zastosowanie ultradźwiękowego cylindrycznego przetwornika ceramicznego w technologii urządzeń mikroelektronicznych z własnym zasilaniem. Ze względu na unikalne właściwości konwersji elektromechanicznej materiałów piezoelektrycznych, wiele urządzeń do pozyskiwania energii wykorzystuje materiały (elementy) piezoelektryczne jako elementy przetwarzające energię i wyjściowe. Łącząc się z innymi mechanizmami materiałowymi, materiały piezoelektryczne mogą również przekształcać formy energii inne niż energia mechaniczna w energię elektryczną wyjściową w celu wykorzystania wielu form gromadzenia energii. Materiały piezoelektryczne w konstrukcjach elastycznych są szeroko stosowane w drganiach, pomiarach i sterowaniu przy coraz większych prędkościach ze względu na ich unikalne właściwości. Po stronie wykrywania i sterowania inteligentnych struktur ze zintegrowanym systemem strony sterowania wykorzystywane są materiały piezoelektryczne. Można łatwo uzyskać dokładne monitorowanie reakcji elastycznej konstrukcji, dzięki czemu można ją skutecznie kontrolować.

6) Transformator piezoelektryczny jest półprzewodnikowym urządzeniem elektronicznym opartym na efekcie piezoelektrycznym. Wykorzystuje dodatni efekt piezoelektryczny i odwrotny efekt piezoelektryczny piezoelektrycznego materiału ceramicznego, aby zakończyć wzajemną konwersję energii mechanicznej i energii elektrycznej oraz zrealizować konwersję wysokiego i niskiego napięcia. Jednym z najbardziej typowych zastosowań transformatorów piezoelektrycznych jest sterowanie lampą CCFL (lampa fluorescencyjna z zimną katodą). Przetwornica DC-DC jest znacznie lżejsza niż tradycyjny transformator elektromagnetyczny, a gęstość energii i wydajność można znacznie poprawić. Transformator elektryczny ma zalety dużej gęstości mocy, wysokiej izolacji prądu, niskich zakłóceń elektromagnetycznych itp. i może zastąpić transformator elektromagnetyczny w niektórych obszarach zastosowań. Wykorzystaj w pełni jego zalety, nie tylko zrealizuj miniaturyzację przetwornicy, ale także rozwiąż problem istnienia w energoelektronice. Problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI).

7) Siłowniki piezoelektryczne to urządzenia wykorzystujące mechaniczne efekty odwrotne do tworzenia mechanicznych napędów lub elementów sterujących. Ponieważ ultradźwiękowe spolaryzowane przetworniki piezoelektryczne mają zalety szybkiej reakcji, wysokiej precyzji i przeciwdziałania zakłóceniom, urządzenie napędowe i sterujące zbudowane z korpusu piezoelektrycznego ma prostą konstrukcję i szybką reakcję. Opracowane obecnie piezoelektryczne urządzenie napędowe i sterujące obejmuje głównie silnik ultradźwiękowy i precyzyjny itp. i zostało z powodzeniem zastosowane w wielu dziedzinach, takich jak obrona, biomedycyna i optoelektronika.

Rola materiałów piezoelektrycznych w inteligentnych systemach materiałowych, takich jak siłowniki piezoceramiczne, które mogą być również stosowane jako czujniki w inteligentnych systemach i konstrukcjach materiałowych. Ponieważ ceramika piezoelektryczna i polimery piezoelektryczne to mierzalne sygnały elektryczne dla przyłożonych naprężeń. Ważnym zastosowaniem włókien piezoelektrycznych jest wytwarzanie kompozytów włókien piezoelektrycznych (PFC), które stanowią połączenie wykrywania i napędzania. Adaptacyjna struktura inteligentnych systemów i konstrukcji materiałowych jest jedną z cech, które można dostosować. Jest to realizacja kształtu strukturalnego i kontrola wibracji. Ma to kluczowe znaczenie dla lotnictwa i statków kosmicznych. Kompozyty z włókien piezoelektrycznych (PFC) stanowią dobry materiał na konstrukcje adaptacyjne. Oprócz zastosowań w zakresie redukcji szumów tłumionych, w celu osiągnięcia miniaturyzacji czujników i sterowników oraz uzyskania skomplikowanych kształtów, pożądane jest włączenie technologii z przemysłu półprzewodników, takich jak litografia. Aby ułatwić litografię na elementach dysków piezoelektrycznych, w procesie odlewania taśmy ceramicznej można włączyć materiał polimerowy, który można łatwo naprawić promieniami ultrafioletowymi, a który można zastosować w strukturze laminatu ceramicznego przygotowanej za pomocą inteligentnego systemu materiałowego. Połączenie funkcji wykrywania i napędzania z systemem sterowania może służyć do osadzania elektronicznej warstwy ceramicznej na krzemowym układzie scalonym.

Materiały piezoelektryczne są szeroko stosowane w informatyce, biologii, wojsku i nowych dziedzinach energii. Uważa się, że wraz z rozwojem nowoczesnej nauki i technologii, ciągłym doskonaleniem technologii materiałów piezoelektrycznych, materiały piezoelektryczne rozprzestrzenią się w każdym zakątku codziennego życia ludzi. Co więcej, technologia przygotowania i rozwój zastosowań materiałów piezoelektrycznych nadal będą gorącym tematem.