Aplicarea ceramicii piezoelectrice in noi domenii(1)

De când frații Curie au descoperit efectul piezoelectric al turmalinei în 1880, istoria ceramicii piezoelectrice a început de la cuarț și BaTiO3, ceramica a jucat un rol important în istoria piezoelectricilor. Cu toate acestea, după descoperirea ceramicii piezoelectrice PZT, viteza de aplicare a ceramicii piezoelectrice a fost mult accelerată, iar aplicarea ceramicii piezoelectrice a luat o situație nouă.

Ceramica piezoelectrică este materiale ceramice funcționale care convertesc energia mecanică și energia electrică între ele și au un efect piezoelectric. Așa-numitul efect piezoelectric se referă la fenomenul în care polarizarea (sau câmpul electric) este indusă de stres sau stresul (sau deformarea) este indusă de câmpul electric. Primul este un efect piezoelectric pozitiv, iar cel de-al doilea este un efect piezoelectric negativ. Efect electric. Până acum, acest efect piezoelectric de Traductorul cu tub piezoelectric a fost aplicat în multe domenii strâns legate de viața oamenilor, inclusiv viața industrială, militară, medicală și de zi cu zi. Se poate observa că cercetarea ceramicii piezoelectrice este de mare importanță. Odată cu apariția noilor procese și a noilor materiale, ceramica piezoelectrică se schimbă cu fiecare zi care trece. Această lucrare descrie câteva aplicații noi ale ceramicii piezoelectrice. aplicarea largă a ceramicii piezoelectrice sunt utilizate pe scară largă. În general, poate fi împărțit în controlul frecvenței, senzori cu traductor și dispozitive optoelectronice. Dispozitivele ceramice piezoelectrice de control al frecvenței includ filtre, rezonatoare și linii de întârziere. Aceste dispozitive sunt utilizate în circuitele de urmărire, microcomputer și întârziere TV color. Foile ceramice piezoelectrice (vibratoare piezoelectrice) generează vibrații mecanice la o anumită frecvență sub acțiunea unei tensiuni alternative externe. În general, amplitudinea unei astfel de vibrații este mică, dar când frecvența tensiunii aplicate este aceeași cu frecvența naturală de vibrație mecanică a vibratorului piezoelectric, se produce rezonanță, iar amplitudinea este mult crescută. În acest moment, câmpul electric alternativ generează deformare prin efectul piezoelectric invers, iar deformarea generează un curent prin efectul piezoelectric pozitiv.

Dispozitivele piezoelectrice sunt utilizate pe scară largă nu numai în produsele industriale și civile, ci și în aplicații militare. De exemplu, traductorul piezo-ceramică a fost folosit pentru aprindere de mult timp. În 1969, China a folosit materiale piezoelectrice pe siguranțe piezoelectrice, echipate cu noi 40 de rachete și a început producția de masă. Producția anuală maximă a depășit 3 milioane de bucăți, iar producția cumulată în 103 ani a fost de peste 20 de milioane de bucăți. Există aproape 103 de soiuri, utilizate în principal la proiectilele care perfora armura. Alte domenii importante, cum ar fi radarul, echipamentele militare de comunicații și navigație, necesită un număr mare de filtre piezoceramice și filtre piezoelectrice SAW. După cum a subliniat recent compania americană de tehnologie și evaluare a pieței în raportul Tamar, filtrele piezoelectrice sunt o componentă de bază căreia oamenii îi acordă puțină atenție, dar sunt importante fără ele. Echipamentele moderne de comunicații, navigație și apărare nu vor funcționa. Acest rol esențial al filtrului piezoelectric a format o piață uriașă, iar aplicația sa continuă să se extindă. Luați cazul meu ca exemplu. A dezvoltat și produs multe tipuri de filtre ceramice piezoelectrice, filtre piezoelectrice SAW, linii de întârziere SAW și vibratoare de mulți ani; a dezvoltat și produs diverse tipuri de accelerometre piezoelectrice, giroscopii piezoelectrice și inclinometre electrice de presiune, etc., care au fost utilizate pe scară largă în aplicații militare și civile.

2 dispozitive noi și aplicații noi

Utilizările tipice pentru aceste noi actuatoare ceramice includ actuatoare liniare, pompe cu piston și cu cavitate, întrerupătoare, difuzoare, manometre, vibratoare, jeturi și receptoare de apă, deflectoare optice, relee, dispozitive de vibrație de reducere și scădere a zgomotului și sisteme inteligente. În special, actuatoarele de marmură și cupolă au un potențial mare în industria auto, putând fi utilizate ca senzori și componente ale amortizoarelor, elemente de comutare ale supapelor. Servomotorul de marmură este utilizat în aplicațiile în care dimensiunea este mică și răspunsul este rapid. A fost folosit cu succes în scanerele optice. Unitate de stocare cu memorie de înaltă densitate. O altă posibilă utilizare a unui actuator de tip bile, cum ar fi o unitate CDROM și o unitate de stocare a memoriei magnetice-optice, este poziționarea sa precisă pentru transport. Actuatoarele de marmură și cupolă pot fi utilizate și în hidrofoane, accelerometre și traductoare aeroacustice. Caracteristici pentru diferite tipuri de actuatoare piezo-ceramice. Actuatoarele ceramice piezoelectrice și electrostrictive pot fi împărțite în dispozitive rigide de deplasare și dispozitive de deplasare rezonantă. Dispozitivul de deplasare rezonantă este o deformare alternativă generată de o excitație a câmpului electric de curent alternativ la o frecvență de rezonanță mecanică, cum ar fi un motor ultrasonic piezoelectric. Pentru a înlocui motorul electromagnetic obișnuit. Cercetătorii au făcut multe eforturi pentru a dezvolta motoare cu ultrasunete de mare putere. Motoarele cu ultrasunete se caracterizează prin „viteză mică și cuplu mare”, care este în contrast direct cu viteza mare și cuplul mic al motoarelor electromagnetice.

Motorul cu ultrasunete aflat în prezent în dezvoltare are un tip de undă staționară și un tip de undă staționară de tip undă de transmisie, care se mai numește și tip de cuplare de vibrații. Elementul vibrant este cuplat la actuatorul piezoelectric pentru a produce o mișcare eliptică orizontală de la capăt. În general, tipul de undă staționară are o eficiență ridicată, dar există o lipsă de probleme de control al direcției ceasului pozitiv și negativ. Acum, a fost dezvoltat un motor liniar cu ultrasunete care combină mai multe straturi de actuatoare piezoelectrice și picioare metalice în formă de furcă. Deoarece frecvența de rezonanță mecanică dintre cele două picioare este ușor diferită, cele două picioare pot fi controlate prin schimbarea frecvenței de antrenare. Diferența de fază dintre vibrațiile de încovoiere. Mișcarea sa de alunecare este similară cu utilizarea de către cal a picioarelor din față și din spate. Când este condus cu o tensiune de 6 V de 98 kHz, motorul de testare cu o dimensiune de 20 mm × 20 mm × 5 mm are o viteză maximă de 20 m/s, o tracțiune maximă de 2 N și o eficiență maximă de 20% (putere acționată de 0,7 W). Acest motor a fost folosit pe platforme xY de precizie.