Ştiri

Sunteți aici: Acasă / Ştiri / Bazele ceramicii piezoelectrice / Aplicarea materialelor piezoelectrice și a efectelor piezoelectrice

Aplicarea materialelor piezoelectrice și a efectelor piezoelectrice

Vizualizări: 2 Autor: Editor site Ora publicării: 2019-09-24 Origine: Site

Întreba

Dezvoltarea rapidă a economiei mondiale a dus la o creștere bruscă a consumului de energie. Odată cu epuizarea surselor de energie neregenerabile și protecția mediului, țările dezvoltă puternic energie curată durabilă. Energia curată, cum ar fi lumina, energia eoliană și solară provoacă treptat.
Efectul piezoelectric poate fi utilizat pentru generarea de energie sub presiune, deoarece are avantajele unei structuri simple, fără căldură, fără interferențe electromagnetice, fără poluare, miniaturizare și integrare ușor de realizat și cu îmbunătățirea proprietăților piezoelectrice ale materialelor piezoelectrice. traductor cu disc piezoelectric și o nouă electronică de putere. Utilizarea dispozitivelor poate satisface cerințele de putere ale produselor cu consum redus de energie și poate deveni unul dintre punctele fierbinți ale cercetării actuale.
.
1 Principiul efectului piezoelectric
Când unii dielectrici sunt deformați de forțe externe într-o anumită direcție, în timp ce are loc polarizarea internă, pe două suprafețe opuse ale cristalului piezo apar sarcini pozitive și negative. Acest fenomen se numește efect piezoelectric. Efectul piezoelectric este împărțit în efect piezoelectric pozitiv și efect piezoelectric invers. Așa-numitul efect piezoelectric pozitiv se referă la efectul de dielectricizare a mediului prin acțiunea stresului mecanic și încărcarea suprafeței. În schimb, atunci când un câmp electric este aplicat în afara cristalului, cristalul afectat de câmpul electric va suferi o deformare mecanică, numită efect piezoelectric invers.

2 Clasificarea materialelor piezoelectrice
Materialele piezoelectrice au cunoscut mai multe repere în cristalele de cuarț, ceramica piezoelectrică, polimerii piezoelectrici și compozitele piezoelectrice. Sunt prezentate pe scurt principalele tipuri de materiale piezoelectrice.

1) Cristal ceramică piezoelectrică.
Cristalele piezoelectrice sunt materialele utilizate în efectul piezoelectric timpuriu, în principal cristal de cuarț (SiO2), cristal piezoelectric solubil în apă (tartrat de potasiu sodiu) și cristal de niobat de litiu. Datorită performanței stabile a monocristalului piezoelectric, costul este ridicat. Numai pentru instrumente standard sau senzori cu cerințe de precizie ridicată. Dezvoltarea tehnologiei ceramice piezoelectrice a înlocuit treptat tendința materialelor de mai sus. Cu toate acestea, în ultimii ani, oamenii de știință din diferite țări au depus multă muncă pentru dezvoltarea de noi materiale piezoelectrice cristaline. În prezent, un singur cristal piezoelectric A fost dezvoltat un disc ceramic piezo cu maxim 2600pc/N și un k33 de până la 0,95, iar densitatea sa de stocare a energiei poate ajunge la 130J/kg, adică de peste 10 ori densitatea de stocare a ceramicii piezoelectrice. Au fost efectuate cercetări privind procesul de producție a materialelor piezoelectrice, iar succesul producției de masă va extinde cu siguranță aplicarea în continuare a materialelor piezoelectrice.

2) Material piezoelectric pe bază de PbTiO3.
Materialele piezoelectrice PbTiO3 (denumite PT) au fost utilizate pe scară largă la fabricarea componentelor ceramice piezoelectrice de înaltă frecvență și temperatură înaltă. În prezent, asupra acestui material au fost efectuate unele cercetări, în principal în prepararea nanopulberei de PbTiO3, inclusiv producția de materii prime, metodele de producție și procesele de fabricație. Diversitatea materiilor prime și actualizarea continuă a proceselor de fabricație au făcut ca performanța PbTiO3 să se îmbunătățească continuu. În prezent, materialul a fost utilizat pe scară largă în testări nedistructive cu traductoare, ultrasonice și industriale.

3) Ceramica piezoelectrică.
Ceramica piezoelectrică este materiale piezoelectrice policristaline fabricate artificial. Dezvoltarea tehnologiei de procesare a permis ca dimensiunea ceramicii piezoelectrice să fie redusă la sub-micron, astfel încât substratul să fie mai subțire și să apară ceramica piezoelectrică cu granulație fină. Acest material crește frecvența matricei și reduce pierderea matricei, dar reduce și efectele efectului piezoelectric. Dezvoltarea nanotehnologiei a îmbunătățit efectul piezoelectric al ceramicii piezoelectrice cu granulație fină, iar efectul său piezoelectric este comparabil cu cel al ceramicii piezoelectrice cu granulație grosieră. În prezent, cercetarea și dezvoltarea materialelor ceramice piezoelectrice reprezintă o preocupare pentru toate țările.

4) Compozite cu conținut ridicat de polimeri.
Cercetările asupra compozitelor polimerice piezoelectrice au început la începutul anilor 1970. Din perspectiva utilizării, polimerii piezoelectrici pot fi clasificați în materiale plastice piezoelectrice, cauciucuri piezoelectrice, rășini piezoelectrice, compozite cu polimeri înalți piezoelectric și polipeptide sintetice. Materialele plastice piezoelectrice au la bază polimeri piezoelectrici sintetici sau naturali, care pot fi turnați în timpul procesării, în timp ce produsul poate menține în sfârșit o formă constantă de polimer piezoelectric. Cauciucul piezoelectric este un termen general pentru polimerii piezoelectrici foarte elastici. În general, polimerii piezoelectrici cu alungire mare, rezistență la tracțiune și rezistență în intervalul de temperatură de la -130 ° C până la 150 ° C sunt toți presați în polimerul piezoelectric prelucrat. Cauciucul electric, în mod specific, poate fi împărțit în cauciuc siliconic piezoelectric, cauciuc fluor piezoelectric și așa mai departe. Rășina piezoelectrică este un polimer piezoelectric amorf semisolid, solid sau pseudo-solid, transparent sau translucid, rășină piezoelectrică piezoelectrică, cum ar fi nylon-11, copolimer alternant polar amorf de cianuri - acetat de vinil, polipropilenă, policarbonat și altele asemenea. Apoi, dezvoltat este un material compozit piezoelectric cu înaltă polimeri, care este compus din două sau mai multe materiale piezoelectrice diferite prin amestecare fizică sau grefare chimică, etc., care sunt 'lungime la lungime' și au performanțe mai bune decât oricare dintre ele. Un material, rășină epoxidică PZT, material piezoelectric ceramic-polimer este mai frecvent utilizat. Nu există limite stricte pentru polimerii piezoelectrici, fie că sunt derivați din compoziția materialului sau din forma produsului finit.

3 Aplicarea efectului piezoelectric
Tehnologia efectului piezoelectric a fost utilizată pe scară largă la fabricarea diferitelor traductoare, actuatoare și senzori. Un exemplu tipic de aplicare a efectelor piezoelectrice în traductoare este aplicarea întârzierilor semnalului electric. În trecut, linia de întârziere fabricată de linia de transmisie este mare ca volum, iar pierderea semnalului este mare în timpul transmisiei. Traductorul piezoelectric este atașat la traductorul de transmisie și la traductorul de recepție pe un mediu solid, iar semnalul electric este transmis prin efectul piezoelectric invers. Semnalul este convertit într-un semnal acustic și propagat într-un mediu solid. După o perioadă de timp, semnalul acustic este convertit într-un semnal electric de către traductorul receptor prin efectul piezoelectric pozitiv, iar sarcina de întârziere a semnalului este finalizată. Deoarece viteza undelor sonore într-un mediu solid este cu cinci ordine de mărime mai mică decât cea a undelor electromagnetice, întârzierea semnalului poate fi atinsă doar cu un mediu solid mic. Linia de întârziere realizată de traductorul piezoelectric are caracteristicile unui volum mic, greutate redusă, performanță stabilă și altele asemenea și este relativ ușor de fabricat. Pot fi realizate diverse dispozitive de acţionare folosind efectul piezoelectric invers. Actuatoarele piezoelectrice pot fi împărțite în drivere de deplasare rigide și drivere de deplasare rezonantă în funcție de diferite metode de acționare. Actuatoarele piezoelectrice nu necesită un mecanism de transmisie și ating o precizie ridicată de control al deplasării. În același timp, viteza de răspuns este rapidă, nu există un spațiu de anastomoză mecanică, se poate realiza controlul deplasării de urmărire a tensiunii, iar puterea de ieșire este mare, în timp ce consumul de energie este scăzut. China a obținut rezultate remarcabile în acest domeniu, cum ar fi motoare piezoelectrice cu ultrasunete, micro-roboți și prinderi mici. Pot fi fabricați diferiți senzori folosind efectul piezoelectric, cum ar fi senzori piezoelectrici de presiune, senzori cu ultrasunete și senzori piezoelectrici de accelerație.

Accelerometrele piezoelectrice se caracterizează prin structura lor simplă, dimensiuni mici, greutate redusă și durată lungă de viață. Au fost utilizate pe scară largă în măsurarea vibrațiilor și șocurilor aeronavelor, automobile, navelor, podurilor și clădirilor, în special în aviație și are statutul său special în domeniul aerospațial. Senzorii piezoelectrici pot fi utilizați și pentru a măsura presiunea și vidul de combustie internă și sunt utilizați în industria militară și măsurători biomedicale. În plus, tehnologia de măsurare piezoelectrică poate fi folosită și pentru a realiza diverse instrumente de măsurare, cum ar fi giroscopul piezoelectric și debitmetrul piezoelectric, precum și discriminatoare, oscilatoare piezoelectrice, transformatoare, filtre etc., care sunt produse în producție, viață, cercetare științifică și apărare națională. disc piezo

Cu avantajele sale unice, efectul piezoelectric Tehnologia traductoarelor din ceramică HIFU a fost utilizată pe scară largă în cererea de energie în creștere de astăzi. În această lucrare, materialele piezoelectrice sunt introduse din patru aspecte: cristal piezoelectric, material piezoelectric PbTiO3, ceramică piezoelectrică și compozit cu polimer înalt. Este dată aplicarea acestei tehnologii în traductoare, actuatoare și senzori. Cred că dezvoltarea tehnologiei piezoelectrice ne va aduce un mâine mai bun. Pentru a asigura calitatea construcției și pentru a reduce apariția accidentelor de siguranță în timpul procesului de construcție. Introducerea de noi tehnologii în procesul de construcție poate nu numai să îmbunătățească calitatea construcției, ci și să îmbunătățească siguranța procesului de construcție, cum ar fi utilizarea tehnologiei echipamentelor de testare online live.

4) Consolidarea întreținerii echipamentelor de construcții.
În utilizarea pe termen lung a echipamentelor de construcție cu energie electrică, acesta va fi afectat de poluarea industrială și de poluarea mediului. Pentru a reduce aceste efecte, este necesar să vă pregătiți corespunzător înainte de construcție. De exemplu, tratarea pre-coroziune a firelor izolate înainte de construcție sau selectarea izolatoarelor cu o puternică capacitate anti-poluare și întreținerea și întreținerea regulată a echipamentelor.