Co to jest ceramika piezoelektryczna? Oraz przebieg procesu ceramiki piezoelektrycznej.

Ceramika piezoelektryczna to funkcjonalny materiał ceramiczny pzt, który może przekształcać w siebie energię mechaniczną i energię elektryczną. Tak zwany efekt piezoelektryczny oznacza, że ​​gdy jakiś ośrodek zostanie poddany naciskowi mechanicznemu, nawet jeśli ciśnienie jest tak małe jak wibracje fali dźwiękowej, spowoduje to ściskanie lub wydłużenie oraz inne zmiany kształtu, powodując naładowanie powierzchni ośrodka. Jest to cylinder piezoelektryczny o pozytywnym działaniu piezoelektrycznym. I odwrotnie, po przyłożeniu ekscytującego pola elektrycznego ośrodek zostanie odkształcony mechanicznie, co nazywa się odwrotnym efektem piezoelektrycznym. Ten wspaniały efekt zastosowano w wielu dziedzinach ściśle związanych z życiem ludzi, aby osiągnąć konwersję energii, wykrywanie, prowadzenie pojazdu, kontrolę częstotliwości i inne funkcje.

Ogólny przebieg procesu piezoelektrycznego przetwornika ceramicznego:

(1) Składniki: przeprowadzenie wstępnej obróbki materiałów, usunięcie zanieczyszczeń i wilgoci, a następnie zważenie różnych surowców zgodnie z proporcjami wzoru. Należy pamiętać, aby w środku dużych materiałów umieścić niewielką ilość dodatków.
(2) Mieszanie i mielenie: Celem jest mieszanie i mielenie wszelkiego rodzaju surowców oraz przygotowanie warunków do pełnej reakcji kalcynacji w fazie stałej. Generalnie stosuje się mielenie na sucho lub na mokro. W przypadku małych partii można zastosować mielenie na sucho, a w przypadku dużych partii można zastosować mielenie kulowe z mieszaniem lub kruszenie w przepływie powietrza, z większą wydajnością.
(3) Wypalanie wstępne: Celem jest przeprowadzenie reakcji w fazie stałej każdego surowca w wysokiej temperaturze w celu syntezy ceramiki piezoelektrycznej. Proces ten jest bardzo ważny i będzie miał bezpośredni wpływ na warunki spiekania i wydajność produktu końcowego.
(4) Wtórne mielenie drobne: Celem jest dokładne wymieszanie wstępnie wypalonego piezoelektrycznego proszku ceramicznego i dokładne zmielenie go, aby stworzyć solidną podstawę dla jednolitego formowania porcelany i stałej wydajności.
(5) Granulacja: Celem jest uzyskanie z proszku postaci płynnych cząstek o dużej gęstości. Metodę można przeprowadzić ręcznie, ale z małą wydajnością. Obecnie skuteczną metodą jest granulacja natryskowa. W tym procesie dodaje się spoiwo.
(6) Formowanie: Celem jest zagęszczenie granulatu w wymagany prefabrykat.
(7) Wyładowanie tworzywa sztucznego: Celem jest usunięcie spoiwa dodanego podczas granulacji z półwyrobu.
(8) Spiekanie w porcelanie: Półfabrykat jest uszczelniany i spiekany w porcelanie w wysokiej temperaturze. To połączenie jest dość ważne.
(9) Obróbka kształtu: Zmiel spalone produkty do wymaganego rozmiaru końcowego.
(10) Elektroda docelowa: ustaw elektrodę przewodzącą na żądanej powierzchni ceramicznej. Ogólne metody to infiltracja warstwy srebra, osadzanie chemiczne i powlekanie próżniowe.
(II) Polaryzacja wysokiego napięcia: Ustawić wewnętrzne domeny elektryczne ceramiki tak, aby ceramika miała właściwości piezoelektryczne.
(12) Test starzenia: Sprawdź wskaźniki po ustabilizowaniu się działania piezoceramiki, aby sprawdzić, czy spełnia oczekiwane wymagania dotyczące wydajności.

W 1880 roku francuscy bracia Curie odkryli „efekt piezoelektryczny”. W 1942 roku w Stanach Zjednoczonych, Związku Radzieckim i Japonii wyprodukowano piezoelektryczny materiał ceramiczny – tytanian baru. W 1947 roku narodził się przetwornik tytanianu baru, pierwsze piezoelektryczne urządzenie ceramiczne. We wczesnych latach pięćdziesiątych XX wieku pomyślnie opracowano inny piezoelektryczny materiał ceramiczny o znacznie lepszych parametrach niż tytanian baru, tytanian cyrkonianu ołowiu. Od tego czasu rozwój ceramiki piezoelektrycznej wkroczył w nowy etap. Od lat sześćdziesiątych do siedemdziesiątych XX wieku ceramika piezoelektryczna była stale udoskonalana i stała się doskonała. Na przykład binarna ceramika piezoelektryczna z tytanianem cyrkonianu ołowiu udoskonalona wieloma elementami, a także powstała trójskładnikowa i czwartorzędowa ceramika piezoelektryczna na bazie tytanianu cyrkonianu ołowiu. Materiały te charakteryzują się doskonałą wydajnością, prostą produkcją, niskim kosztem i szerokim zastosowaniem.

Wrażliwość piezoceramiki na siły zewnętrzne sprawia, że ​​wyczuwa on nawet zakłócenia lecących skrzydeł w odległości kilkudziesięciu metrów od powietrza i przetwarza wyjątkowo słabe wibracje mechaniczne na sygnały elektryczne. Wykorzystując tę ​​cechę ceramiki piezoelektrycznej, można ją zastosować w systemach sonarowych, detekcji meteorologicznej, telemetrii, ochronie środowiska, sprzęcie gospodarstwa domowego itp.
Obecnie ceramika piezoelektryczna jest stosowana przez naukowców w budownictwie obronnym kraju, badaniach naukowych, produkcji przemysłowej i wielu dziedzinach ściśle związanych z życiem ludzi. W erze informacji stały się wszechstronne.

W przemyśle lotniczym żyroskopy piezoelektryczne wykonane z ceramiki piezoelektrycznej stanowią „ster” statków kosmicznych i sztucznych satelitów latających w przestrzeni kosmicznej. Opierając się na „sterze”, statki kosmiczne i sztuczne satelity mogą zagwarantować ustaloną orientację i kurs. Tradycyjne żyroskopy mechaniczne mają krótką żywotność, słabą dokładność i niską czułość, co nie jest w stanie spełnić wymagań statków kosmicznych i systemów satelitarnych. Jednakże kompaktowe żyroskopy piezoelektryczne mają wysoką czułość i dobrą niezawodność.