Що таке п'єзоелектрична кераміка? І Технологічний процес п'єзоелектричної кераміки.

П’єзоелектрична кераміка — це функціональний керамічний матеріал pzt, який може перетворювати механічну енергію та електричну енергію одна в одну. Так званий п’єзоелектричний ефект означає, що коли деяке середовище піддається механічному тиску, навіть якщо цей тиск такий же малий, як вібрація звукової хвилі, це спричинить стиснення або подовження та інші зміни форми, спричиняючи заряджання поверхні середовища. Це п'єзокерамічний циліндр із позитивним п'єзоелектричним ефектом. І навпаки, при застосуванні збуджуючого електричного поля середовище буде механічно деформовано, що називається зворотним п’єзоелектричним ефектом. Цей чудовий ефект був застосований у багатьох сферах, тісно пов’язаних із життям людей, для досягнення перетворення енергії, сприйняття, водіння, керування частотою та інших функцій.

Загальний процес п'єзоелектричного керамічного перетворювача:

(1) Інгредієнти: проведення попередньої обробки матеріалів, видалення домішок і видалення вологи, а потім зважування різної сировини відповідно до пропорції формули. Зверніть увагу, що невелика кількість добавок повинна бути розміщена в середині великих матеріалів.
(2) Змішування та подрібнення: мета полягає в тому, щоб змішати та подрібнити всі види сировини та підготувати умови для повної реакції твердої фази для прожарювання. Як правило, застосовують сухе або мокре подрібнення. Для невеликих партій можна використовувати сухе подрібнення, а для великих партій з більшою ефективністю можна використовувати кульовий подрібнення з перемішуванням або повітряний подрібнення.
(3) Попереднє випалювання: метою є проведення твердофазної реакції кожної сировини при високій температурі для синтезу п’єзоелектричної кераміки. Цей процес є дуже важливим і безпосередньо впливатиме на умови спікання та продуктивність кінцевого продукту.
(4) Вторинне тонке подрібнення: метою є повторне тонке змішування попередньо обпаленого п’єзоелектричного керамічного порошку та дрібне його подрібнення, щоб закласти міцну основу для рівномірного формування порцеляни та сталої продуктивності.
(5) Гранулювання: мета полягає в тому, щоб змусити порошок утворювати рідкі частинки високої щільності. Метод можна проводити вручну, але з низькою ефективністю. В даний час ефективним методом є розпилювальне гранулювання. У цьому процесі додається сполучна речовина.
(6) Формування: метою є ущільнення гранульованого матеріалу в необхідну збірну заготовку.
(7) Пластиковий розряд: мета полягає в тому, щоб видалити сполучну речовину, додану під час гранулювання, із заготовки.
(8) Спікання в порцеляну: заготовку запечатують і спікають у фарфор при високій температурі. Це посилання є досить важливим.
(9) Обробка форми: подрібніть випалені продукти до необхідного розміру.
(10) Цільовий електрод: встановіть провідний електрод на необхідну керамічну поверхню. Основними методами є інфільтрація срібним шаром, хімічне осадження та вакуумне покриття.
(II) Поляризація високої напруги: орієнтуйте внутрішні електричні домени кераміки так, щоб кераміка мала п’єзоелектричні властивості.
(12) Випробування на старіння: перевірте індикатори після того, як продуктивність п’єзокераміки стане стабільною, щоб побачити, чи відповідає вона очікуваним вимогам до продуктивності.

У 1880 році французькі брати Кюрі відкрили 'п'єзоелектричний ефект'. У 1942 році в Сполучених Штатах, Радянському Союзі та Японії був виготовлений п'єзоелектричний керамічний матеріал титанат барію. У 1947 році з’явився перший п’єзоелектричний керамічний пристрій – датчик на основі титанату барію. На початку 1950-х років був успішно розроблений ще один п’єзоелектричний керамічний матеріал з набагато кращими характеристиками, ніж титанат барію, цирконат титанат свинцю. З тих пір розвиток п'єзоелектричної кераміки вступив в новий етап. З 1960-х по 1970-ті роки п'єзоелектрична кераміка продовжувала вдосконалюватися і ставала досконалою. Наприклад, бінарна п’єзоелектрична кераміка з цирконат-титанату свинцю була вдосконалена кількома елементами, а також з’явилася трикомпонентна та четвертинна п’єзоелектрична кераміка на основі цирконат-титанату свинцю. Ці матеріали відрізняються відмінними експлуатаційними якостями, простим виготовленням, низькою вартістю і широким застосуванням.

Чутливість п’єзокераміки до зовнішніх сил дозволяє навіть відчувати збурення літаючих крил на відстані десятків метрів від повітря та перетворювати надзвичайно слабкі механічні коливання в електричні сигнали. Використовуючи цю характеристику п’єзоелектричної кераміки, її можна застосувати до сонарних систем, метеорологічного виявлення, телеметричного захисту навколишнього середовища, побутової техніки тощо.
Сьогодні п’єзоелектрична кераміка використовується вченими в будівництві національної оборони, наукових дослідженнях, промисловому виробництві та багатьох галузях, тісно пов’язаних з життям людей. В епоху інформації вони стали універсальними.

В аерокосмічній сфері п'єзоелектричні гіроскопи з п'єзокераміки є «кермом» космічних кораблів і штучних супутників, що літають у космосі. Покладаючись на 'кермо', космічні кораблі та штучні супутники можуть гарантувати свою встановлену орієнтацію та курс. Традиційні механічні гіроскопи мають короткий термін служби, низьку точність і низьку чутливість, що не може відповідати вимогам космічних апаратів і супутникових систем. Однак компактні п'єзоелектричні гіроскопи мають високу чутливість і хорошу надійність.