Nyheter

Du är här: Hem / Nyheter / Grunderna i piezoelektrisk keramik / Tillämpning av piezoelektriska material och piezoelektriska effekter

Tillämpning av piezoelektriska material och piezoelektriska effekter

Visningar: 2 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2019-09-24 Ursprung: Plats

Fråga

Den snabba utvecklingen av världsekonomin har lett till en kraftig ökning av energiförbrukningen. Med utarmningen av icke-förnybara energikällor och skyddet av miljön, utvecklar länder kraftfullt hållbar ren energi. Ren energi som ljus, vind och solenergi orsakar gradvis
Den piezoelektriska effekten kan användas för tryckkraftsgenerering, eftersom den har fördelarna med enkel struktur, ingen värme, ingen elektromagnetisk störning, ingen förorening, lätt att uppnå miniatyrisering och integration och med förbättring av piezoelektriska egenskaper hos piezoelektriska material piezoelektrisk skivomvandlare och ny kraftelektronik. Användningen av enheter kan uppfylla strömkraven för lågenergiprodukter och bli en av hotspots för aktuell forskning.
.
1 Principen för piezoelektrisk effekt
När vissa dielektrika deformeras av yttre krafter i en viss riktning, medan intern polarisering sker, uppstår positiva och negativa laddningar på två motsatta ytor av piezokristallen. Detta fenomen kallas piezoelektrisk effekt. Den piezoelektriska effekten är uppdelad i en positiv piezoelektrisk effekt och en omvänd piezoelektrisk effekt. Den så kallade positiva piezoelektriska effekten hänvisar till effekten av mediet som dielektriseras genom inverkan av mekanisk påkänning och laddning av ytan. Omvänt, när ett elektriskt fält appliceras utanför kristallen, kommer kristallen som påverkas av det elektriska fältet att genomgå mekanisk deformation, som kallas den omvända piezoelektriska effekten.

2 Klassificering av piezoelektriska material
Piezoelektriska material har upplevt flera milstolpar i kvartskristaller, piezoelektriska keramer, piezoelektriska polymerer och piezoelektriska kompositer. Huvudtyperna av piezoelektriska material introduceras kort.

1) Piezoelektrisk keramisk kristall.
Piezoelektriska kristaller är de material som används i den tidiga piezoelektriska effekten, främst kvartskristall (SiO2), vattenlöslig piezoelektrisk kristall (kaliumnatriumtartrat) och litiumniobatkristall. På grund av den stabila prestandan hos piezoelektrisk enkristall är kostnaden hög. Endast för standardinstrument eller sensorer med höga noggrannhetskrav. Utvecklingen av piezoelektrisk keramisk teknik har gradvis ersatt trenden med ovanstående material. Men under de senaste åren har forskare från olika länder gjort mycket arbete för utvecklingen av nya kristallina piezoelektriska material. För närvarande en enkristall piezoelektrisk piezokeramisk skiva med maximalt 2600pc/N och en k33 på upp till 0,95 har utvecklats, och dess energilagringstäthet kan nå 130J/kg, vilket är mer än 10 gånger lagringstätheten för piezoelektrisk keramik. Forskning om produktionsprocessen av piezoelektriska material har utförts och framgången med massproduktion kommer säkerligen att utöka den ytterligare tillämpningen av piezoelektriska material.

2) PbTiO3-baserat piezoelektriskt material.
PbTiO3 (refererad till som PT) piezoelektriska material har använts i stor utsträckning vid tillverkning av piezoelektriska keramiska komponenter med hög frekvens och hög temperatur. För närvarande har vissa undersökningar utförts på detta material, främst vid framställning av PbTiO3-nanopulver, inklusive produktion av råvaror, produktionsmetoder och tillverkningsprocesser. Mångfalden av råvaror och den kontinuerliga uppdateringen av tillverkningsprocesser har gjort att prestandan för PbTiO3 kontinuerligt förbättrats. För närvarande har materialet använts i stor utsträckning i transduktor, ultraljud och industriell oförstörande testning.

3) Piezoelektrisk keramik.
Piezoelektrisk keramik är artificiellt tillverkade polykristallina piezoelektriska material. Utvecklingen av processteknik har gjort det möjligt att minska storleken på piezoelektrisk keramik till sub-mikron, så att substratet kan göras tunnare och finkornig piezoelektrisk keramik framträder. Detta material ökar arrayfrekvensen och minskar arrayförlusten, men det minskar också effekterna av den piezoelektriska effekten. Utvecklingen av nanoteknologi har förbättrat den piezoelektriska effekten av finkornig piezoelektrisk keramik, och dess piezoelektriska effekt är jämförbar med den hos grovkornig piezoelektrisk keramik. För närvarande är forskning och utveckling av piezoelektriska keramiska material av intresse för alla länder.

4) Högpolymerkompositer.
Forskning om piezoelektriska polymerkompositer började i början av 1970-talet. Ur användningsperspektivet kan piezoelektriska polymerer klassificeras i piezoelektriska plaster, piezoelektriska gummin, piezoelektriska hartser, piezoelektriska högpolymerkompositer och syntetiska polypeptider. Piezoelektriska plaster är baserade på syntetiska eller naturliga piezoelektriska polymerer, som kan formas under bearbetning, medan produkten slutligen kan behålla en konstant form av piezoelektrisk polymer. Piezoelektriskt gummi är en allmän term för högelastiska piezoelektriska polymerer. I allmänhet pressas piezoelektriska polymerer med stor töjning, draghållfasthet och elasticitet i temperaturområdet -130 ° C till 150 ° C alla i den bearbetade piezoelektriska polymeren. Elektriskt gummi kan specifikt delas in i piezoelektriskt silikongummi, piezoelektriskt fluorgummi och så vidare. Piezoelektriskt harts är en halvfast, fast eller pseudo-fast amorf piezoelektrisk polymer, transparent eller genomskinlig, piezoelektrisk piezoelektrisk harts såsom nylon-11, amorf polär alternerande sampolymer av cyanid - vinylacetat, polypropen, liknande polykarbonat och. Sedan utvecklas ett piezoelektriskt högpolymerkompositmaterial, som är sammansatt av två eller flera olika piezoelektriska material genom fysisk blandning eller kemisk ympning, etc., som är 'längd-till-längd' och har bättre prestanda än någon av dem. Ett material, PZT-epoxiharts, keramisk polymer piezoelektriskt material används oftare. Det finns inga strikta gränser för piezoelektriska polymerer, oavsett om de härrör från materialets sammansättning eller formen av den färdiga produkten.

3 Tillämpning av piezoelektrisk effekt
Piezoelektrisk effektteknik har använts i stor utsträckning vid tillverkning av olika givare, ställdon och sensorer. Ett typiskt exempel på tillämpningen av piezoelektriska effekter i omvandlare är tillämpningen av elektriska signaltidsfördröjningar. Tidigare var fördröjningslinjen tillverkad av transmissionslinjen stor i volym, och signalförlusten är stor under överföring. Den piezoelektriska givaren är ansluten till den sändande givaren och den mottagande givaren på ett fast medium, och den elektriska signalen sänds genom den omvända piezoelektriska effekten. Signalen omvandlas till en akustisk signal och sprids i ett fast medium. Efter en tidsperiod omvandlas den akustiska signalen till en elektrisk signal av den mottagande givaren genom den positiva piezoelektriska effekten, och signalfördröjningsuppgiften är slutförd. Eftersom hastigheten för ljudvågor i ett fast medium är fem storleksordningar långsammare än för en elektromagnetisk våg, kan signalfördröjning uppnås med endast ett litet fast medium. Fördröjningslinjen tillverkad av den piezoelektriska omvandlaren har egenskaperna liten volym, låg vikt, stabil prestanda och liknande, och är relativt lätt att tillverka. Olika ställdon kan tillverkas med hjälp av den omvända piezoelektriska effekten. Piezoelektriska ställdon kan delas in i styva deplacementdrivare och resonansförskjutningsdrivare enligt olika drivmetoder. Piezoelektriska ställdon kräver ingen transmissionsmekanism och uppnår hög förskjutningskontrollnoggrannhet. Samtidigt är svarshastigheten snabb, det finns inget mekaniskt anastomosgap, spänningsuppföljningsförskjutningskontroll kan realiseras och uteffekten är stor medan strömförbrukningen är låg. Kina har uppnått enastående resultat inom detta område, såsom piezoelektriska ultraljudsmotorer, mikrorobotar och små gripdon. Olika sensorer kan tillverkas med användning av den piezoelektriska effekten, såsom piezoelektriska trycksensorer, ultraljudssensorer och piezoelektriska accelerationssensorer.

Piezoelektriska accelerometrar kännetecknas av sin enkla struktur, ringa storlek, låga vikt och långa livslängd. De har använts i stor utsträckning vid vibrations- och stötmätning av flygplan, bilar, fartyg, broar och byggnader, särskilt flyg och det har sin speciella status inom flyg- och rymdområdet. Piezoelektriska sensorer kan också användas för att mäta internt förbränningstryck och vakuum, och används i militär industri och biomedicinska mätningar. Dessutom kan piezoelektrisk mätteknik också användas för att tillverka olika mätinstrument såsom piezoelektrisk gyro och piezoelektrisk flödesmätare, samt diskriminatorer, piezoelektriska oscillatorer, transformatorer, filter etc., som produceras inom produktion, liv, vetenskaplig forskning och nationellt försvar. piezoskiva

Med sina unika fördelar, piezoelektrisk effekt HIFU keramiska transduktorteknik har använts i stor utsträckning i dagens växande energibehov. I denna artikel introduceras piezoelektriska material från fyra aspekter: piezoelektrisk kristall, PbTiO3 piezoelektriskt material, piezoelektriskt keramiskt material och högpolymerkomposit. Tillämpningen av denna teknik i givare, ställdon och sensorer ges. Jag tror att utvecklingen av piezoelektrisk teknik kommer att ge oss en bättre morgondag. För att säkerställa kvaliteten på konstruktionen, och för att minska förekomsten av säkerhetsolyckor under byggprocessen. Införandet av ny teknik i byggprocessen kan inte bara förbättra byggkvaliteten, utan också förbättra säkerheten i byggprocessen, till exempel användningen av live online testutrustningsteknik.

4) Stärka underhållet av anläggningsutrustning.
Vid långvarig användning av elektrisk kraftkonstruktion kommer den att påverkas av industriella föroreningar och miljöföroreningar. För att minska dessa effekter är det nödvändigt att förbereda sig därefter innan byggnationen. Till exempel förkorrosionsbehandling av isolerade ledningar innan konstruktion, eller val av isolatorer med stark anti-föroreningsförmåga, och regelbundet underhåll och underhåll av utrustning.