Zastosowanie piezoelektrycznych materiałów cienkowarstwowych

Folie piezoelektryczne są szeroko stosowane ze względu na ich doskonałe działanie. Piezoelektryczne grube folie można wykorzystać do produkcji różnych mikrourządzeń, takich jak mikropompy, silniki ultradźwiękowe, rezonatory, piroelektryczne czujniki grubowarstwowe, grubowarstwowe siłowniki, przetworniki mikroenergii itp.

 

1. Hydrofon i sonar

Hydrofony jednomembranowe firmy General Electric Company z warstwą piezoelektryczną PVD F o grubości 2,5 μm jako podłożem, Dysk piezoceramiczny może być stosowany w przetwornikach medycznych i NDE i może być używany w zakresie charakterystyki i kalibracji od 0,5 do 50 Hz. Ze względu na długoterminową stabilność i powtarzalność tych urządzeń, te cechy hydrofonów zostały wykorzystane do opracowania nowego typu wielowymiarowego instrumentu. Podwodny system sonarów skanujących składa się ze 100 hydrofonów z podłożem PVDF do podwodnych urządzeń bezpieczeństwa/ratownictwa. Urządzenie to zostało wyprodukowane kilka lat temu. System wykorzystuje tryb pasywny z częstotliwością roboczą od 1 do 1 000 Hz. Może również pracować w trzech różnych częstotliwościach w trybie aktywnym. Dzięki temu systemowi można go wykryć małe łodzie podwodne w odległości do 3 km, mogą również wykryć silniki w odległości do 600 m, a odchylenie kąta jest mniejsze niż 5 stóp. Najnowszy model obliczeniowy hydrofonu pokazuje, że jeśli element PVD F jest odpowiednio zaprojektowany, hydrofon może wykryć sygnały powyżej 10 dB podczas demonstracji systemu.

2. Przeciwporostowe

Folia piezoelektryczna ma bardzo szerokie perspektywy w zastosowaniach przeciwporostowych. Obecnie Narodowy Instytut Badań i Uniwersytet w Montrich przeprowadziły badania nad ochroną przeciwporostową folii piezoelektrycznych. Udowodniono, że folia piezoelektryczna jest bardziej skuteczna w pomiarze drgań polimeru w powłoce. Dlatego można go stosować w celu zapobiegania zbliżaniu się większości organizmów morskich, które będą powodować zanieczyszczenie statków. Ponadto Instytut Badań Naukowych w Delft w Holandii rozszerza uzyskane wnioski na większe konstrukcje metalowe, takie jak kadłuby statków handlowych. Jednocześnie ta sama zasada Badany jest kryształ dysku piezoelektrycznego pod kątem wytwarzania powierzchni przeciw zamarzaniu w samolotach.

3. Medycyna

Obecnie ludzie aktywnie badają zastosowanie PVDF w medycynie. W wielu krajach co roku wiele dzieci umiera z powodu SIDS lub innych zespołów chorobowych. Aby zmniejszyć liczbę nagłych zgonów niemowląt, co najmniej trzy firmy w Holandii i Stanach Zjednoczonych produkują monitory oddechowe. A

Monitor ten umieszcza pod ciałem dziecka matę z piezoelektryczną folią PVD F, aby stale monitorować lekkie wibracje spowodowane oddychaniem i biciem serca (szczególnie w nocy), gdy odstęp oddechów lub bicia serca przekracza. Po ustalonym czasie, powiedzmy 20 sekund, uruchomi się alarm, który może w porę i skutecznie zapobiec uduszeniu i śmierci dziecka.

4. Elektrody

Jeśli zewnętrzna powierzchnia elektrody jest pokryta warstwą polimeru piezoelektrycznego PVDF, może ona przekształcić informacje takie jak wibracje, wstrząsy, ciśnienie, naprężenia i odkształcenia na sygnały elektryczne. W przypadku tego typu elektrody, dla quasi-statycznego sygnału wejściowego od niskiej częstotliwości do wysokiej częstotliwości, jej sygnał wyjściowy może zawsze zachować swoją charakterystykę częstotliwościową, a sygnał wyjściowy sygnału elektrycznego ma liniową zależność od przyłożonego ciśnienia. Jednocześnie elektroda ta ma również dobrą stabilność temperaturową, odpowiednią dla różnych środowisk -40 ~ 70 ℃. Zakres wynosi zazwyczaj od 0,25 do 25 pC/N. Nawijając wąski arkusz piezoelektryczny w okrąg, można otrzymać czułą elektrodę piezoelektryczną o wartości 40 p C/N.

5. Lotnictwo i nawigacja

„Przenośny system automatycznej zdalnej kontroli” opracowany przez firmę Research, w skrócie PAR IS, jest jednym z pierwszych zaawansowanych urządzeń, które wkroczyły w erę towaru. System ten został specjalnie zaprojektowany do inspekcji na miejscu wielkopowierzchniowych konstrukcji warstwowych lub konstrukcji kompozytowych.

Kluczowym elementem jest odkształcalna folia piezoelektryczna PVDF o wymiarach 200×200 mm, zawierająca 1024 przetworniki. Elastyczność tej folii jest bardzo dobra i może całkowicie dopasować się do zakrzywionej powierzchni o promieniu krzywizny 4. Podłączone do niej urządzenie posiada również ręczny kontroler, próbnik danych i urządzenie wyświetlające.

Odbiornik ten charakteryzuje się całkowitym stosunkiem sygnału do szumu wynoszącym 100 dB i częstotliwością środkową wynoszącą 2,5 M Hz. Do wygodnych testów można zastosować kompozyty grafitowo-epoksydowe w samolotach lub dużych konstrukcjach na statkach. W przypadku aluminium i stali uzyskano już zadowalające wyniki w tym zakresie. Stwierdzono, że dla tego konkretnego zastosowania PVD F bardziej odpowiednia jest folia o polaryzacji dwuosiowej niż o polaryzacji jednoosiowej.

6. Monitoring strukturalny

Folia piezoelektryczna PVD F ma również pewne zastosowania w monitorowaniu konstrukcji. Przeprowadzono systematyczne badania podstawowych właściwości struktury monitorującej z folii piezoelektrycznej PVD F. Przeprowadzono dynamiczne i statyczne badanie reakcji konstrukcji monitorującej z folii piezoelektrycznej PVDF. Jednocześnie przeprowadzono również wstępne badania obciążenia udarowego konstrukcji z wykorzystaniem folii piezoelektrycznej PVDF. .

Jako zastosowanie Przetwornik dysków piezoelektrycznych jest coraz bardziej rozbudowany, będzie dobrze rozwinięty w przyszłości. Technologia produkcji cienkiej folii piezoelektrycznej będzie również rozwijać się w kierunku wysokiej wydajności, niskich kosztów i wysokiej jakości. Ponieważ metoda CVD ma lepsze pokrycie, można ją osadzać na głębokich otworach, stopniach, wgłębieniach lub innych złożonych trójwymiarowych kształtach. Ponadto metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej może również kontrolować stosunek stechiometryczny przygotowanej folii w szerokim zakresie, co jest bardzo widoczne w porównaniu z innymi metodami. Koszt i koszty operacyjne sprzętu do chemicznego osadzania z fazy gazowej są stosunkowo niskie, nadają się zarówno do produkcji seryjnej, jak i produkcji ciągłej oraz mają dobrą kompatybilność z innymi procedurami przetwarzania. Dlatego w przyszłości zastosowanie metody CVD do wytwarzania folii piezoelektrycznych będzie dobrze stosowane, a folie piezoelektryczne będą lepiej wykorzystywane.