Що означає п'єзоелектрична кераміка?

П'єзоелектрична кераміка - це функціональний керамічний матеріал pzt, який може перетворювати механічну енергію та електричну енергію. Так званий п’єзоелектричний ефект відноситься до позитивного п’єзоелектричного ефекту, коли деякі носії перебувають під механічним тиском, навіть якщо тиск такий же малий, як вібрація звукової хвилі, це призведе до змін у формі, таких як стиснення або подовження, що призведе до заряджання поверхні носія. Навпаки, при застосуванні збудливого електричного поля середовище вироблятиме механічну деформацію, яка називається зворотним п’єзоелектричним ефектом.                   

       У 1880 році французи брати Кюрі відкрили 'п'єзоелектричний ефект'. У 1942 році в Сполучених Штатах, колишньому Радянському Союзі та Японії був виготовлений перший п’єзоелектричний керамічний матеріал, титанат барію. У 1947 році з'явився перший п'єзоелектричний керамічний пристрій - датчик титанату барію. На початку 1950-х років був успішно розроблений ще один п’єзоелектричний керамічний матеріал, титанат цирконат свинцю, який мав набагато кращі характеристики, ніж титанат барію. З тих пір розвиток п'єзоелектричної кераміки вступив в новий етап. З 1960-х по 1970-ті роки п'єзоелектрична кераміка вдосконалювалася і ставала все більш досконалою. Наприклад, бінарна п’єзоелектрична кераміка з титанату свинцю, вдосконалена багатьма п’єзоелементами, також з’явилася потрійна та четвертинна п’єзокераміка на основі титанату свинцю. Ці матеріали PZT мають відмінні властивості, простоту виготовлення, низьку вартість і широке застосування.                           
П’єзоелектричний запальник, мобільний джерело живлення рентгенівського випромінювання та детонуючий пристрій можна виготовити з використанням характеристик п’єзоелектричної кераміки для перетворення зовнішньої сили в електричну енергію. Використовуючи замість звичайного кременю дві п'єзоелектричні керамічні колонки діаметром 3 мм і висотою 5 мм, можна виготовити газову електронну запальничку, яка може постійно спалахувати десятки тисяч разів. Використання п’єзоелектричної кераміки для перетворення електричної енергії в ультразвукову вібрацію може бути використано для дослідження положення та форми підводних риб, проведення неруйнівного контролю металу, ультразвукового очищення та ультразвукового лікування, а також може бути виготовлено в різні ультразвукові різаки, зварювальні пристрої та паяльники для обробки пластику та навіть металу.                 

     П’єзоелектрична кераміка чутлива до зовнішніх сил, тому вона може навіть відчувати хвилювання крил літаючих комах у повітрі на відстані більше десяти метрів і перетворювати надзвичайно слабку механічну вібрацію в електричні сигнали. З цією характеристикою п’єзоелектричний пластинчастий кристал можна використовувати в гідроакустичній системі, метеорологічному виявленні, телеметричному захисті навколишнього середовища, побутовій техніці тощо. Сьогодні п’єзоелектрична кераміка застосовувалася вченими в багатьох галузях, таких як будівництво національної оборони, наукові дослідження, промислове виробництво та життя людей, і стала універсальною людиною в інформаційну епоху.                  

 У галузі аерокосмічної техніки п'єзоелектричний гіроскоп з п'єзоелектричної кераміки є «кермом» космічних кораблів і штучних супутників, що літають у космосі. Лише за допомогою «стерна», космічного корабля та штучного супутника ми можемо гарантувати його фіксоване положення та курс. Традиційний механічний гіроскоп із коротким терміном служби, низькою точністю та низькою чутливістю не може задовольнити вимоги космічних кораблів і супутникових систем. П'єзокерамічна циліндрична трубка невеликих розмірів має високу чутливість і надійність. Підводні човни, які занурюються в глибоке море, оснащені гідроакустичними системами, які називаються підводними розвідниками. Це незамінне обладнання для підводної навігації, підводного зв'язку, розвідки ворожих кораблів, розмінування противника, а також потужний інструмент для освоєння морських ресурсів. Він може виявляти групи риб, досліджувати рельєф морського дна тощо. У цій ехолотній системі п’єзоелектричний керамічний підводний акустичний перетворювач. Коли акустичний сигнал, випромінюваний підводним акустичним перетворювачем, торкається цілі, він виробляє сигнал відбиття, який отримує інший приймальний підводний акустичний перетворювач, таким чином ціль знайдено. В даний час п'єзокераміка є одним з найкращих матеріалів для виготовлення підводного акустичного перетворювача.               

 У медицині лікарі встановлюють ультразвуковий п’єзоелектричний дисковий перетворювач на досліджувану частину тіла людини, надсилаючи ультразвукову хвилю після електризації та надсилаючи її до тканин людського тіла для генерації відлуння, потім приймаючи відлуння та відображаючи його на флуоресцентному екрані, щоб лікарі могли зрозуміти внутрішній стан людського тіла. У промисловості в геологічному детекторі є п'єзоелектричні керамічні елементи, за допомогою яких можна судити про геологічні умови пластів і з'ясувати підземні родовища корисних копалин. Крім того, керамічний трансформатор, трансформатор в телевізорі, має менші розміри і легшу вагу, з ККД 60% - 80%. Він витримує високу напругу в 30000 вольт, підтримує стабільну напругу і повністю усуває дефекти розмитості та деформації телевізійного зображення. В даний час більшість телевізорів, що випускаються за кордоном, використовують п'єзоелектричні керамічні трансформатори. Досить 15-дюймового кінескопа з п’єзоелектричним керамічним трансформатором 75 мм. Це робить телевізор меншим і легшим.                     
 П'єзоелектрична кераміка також широко використовується в побуті. Газову електронну запальничку зі звичайного кременю замінюють дві п'єзоелектричні керамічні колонки діаметром 3 мм і висотою 5 мм. Його можна запалювати десятки тисяч разів безперервно. Електронний запальний пістолет, виготовлений за таким же принципом, є відмінним інструментом для розпалювання газової плити. Існує також різновид дитячої іграшки з п’єзоелектричних керамічних компонентів, наприклад, зумер з п’єзоелектричної кераміки, встановлений у животі іграшкового цуценя, який видаватиме справжній і цікавий звук.                   
 

З розвитком високих технологій п'єзоелектрична кераміка буде використовуватися все ширше. Окрім використання у сфері високих технологій, це більше стосується служіння людям у повсякденному житті та створення кращого життя для людей.