Принцип пьезоэлектрического эффекта и применение пьезой керамики

Когда некоторые диэлектрики деформированы внешней силой в определенном направлении, внутри них возникает поляризация, а положительные и отрицательные противоположные заряды появляются на двух противоположных поверхностях. Когда внешняя сила будет удалена, она вернется в незаряженное состояние. Это явление называется положительным пьезоэлектрическим эффектом. Когда направление силы меняется, полярность заряда меняется. Напротив, когда электрическое поле применяется в направлении поляризации диэлектрика, эти диэлектрики также деформируются, а деформация диэлектрика исчезает после удаления электрического поля. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом или электротехникой. Пьезоэлектрическая керамика на самом деле представляет собой поляризованную сегнетоэлектрическую керамику с пьезоэлектрическим эффектом. Это новый материал для информации. Пьезоэлектрическая керамика - это один из видов функциональной керамики.

Во -первых, принцип пьезоэлектрического эффекта:
Принцип пьезоэлектрического эффектаPZT Piezo Ceramicявляется то, что если давление применяется к пьезоэлектрическому материалу, оно генерирует разность потенциалов (называемое положительным пьезоэлектрическим эффектом), и наоборот, создается механическое напряжение (называемое обратным пьезоэлектрическим эффектом). Если давление является высокочастотной вибрацией, то генерируется высокочастотный ток. Когда высокочастотный электрический сигнал применяется к пьезоэлектрической керамике, генерируется высокочастотный акустический сигнал (механическая вибрация), что мы обычно называем ультразвуковым сигналом. То есть пьезоэлектрическая керамика обладает функцией преобразования и обратного преобразования между механической энергией и электрической энергией, и эта взаимная связь действительно очень интересна. Пизоэлектрические материалы могут генерировать электрические поля из -за механической деформации или механической деформации из -за электрического поля. Этот присущий механическо-электрическому эффекту сочетается пьезоэлектрические материалы широко используемым в инженерии. Например, пьезоэлектрические материалы использовались для изготовления интеллектуальных конструкций. В дополнение к самоотверженным возможностям, такие структуры имеют такие функции, как самодиагностика, самоадаптация и самовосстановление, и они играют важную роль в будущем дизайне самолетов.

2. Пьезоэлектрический материал
Пьезоэлектрический эффект пьезоэлектрических материаловПьезо -датчик дискапроисходит из -за особого расположения атомов в кристаллической решетке, что заставляет материал влиять на соединение поля напряжения и электрического поля. В зависимости от типа материала пьезоэлектрические материалы могут быть классифицированы на пьезоэлектрические монокристаллы, пьезоэлектрические поликристаллы (пьезоэлектрическая керамика), пьезоэлектрические полимеры и пьезоэлектрические композитные материалы. Согласно конкретной форме материала, его можно разделить на два типа: пьезоэлектрический материал и пьезоэлектрическая пленка.

3. Пьезоэлектрический монокристалл
Пьезоэлектрические монокристаллы в основном являются железными транзисторами. Также включены кварц, сульфид кадмия, оксид цинка, нитрид алюминия и другие кристаллы. Эти сегнетоэлектрические кристаллы включают в себя кислородный транзистор, имеющий кислородного октаэдрона, такой как кристалл титаната бария, литий -нибат, имеющий литий -ниобат -структуру, рутенат висмута и кристалл рутената стронция, имеющая литиевую бронзовую структуру. Сегнетоэлектрический транзистор содержит водородную связь, такую ​​как дигидрофосфат калия, дигидрофосфат аммония и кристаллы водородного фосфата (и фосфат свинца). Титанат кристалл бария или тому подобное имеет слоистую структуру. В настоящее время наиболее широко используемый нефроэлектрический кварцевый транзистор, железо типичное давление транзистор литий ниобат и рутенат висмута.

4. Пьезоэлектрический полимер
Еще в 1940 году Советский Союз обнаружил, что древесина была пьезоэлектрической керамикой. Пизоэлектричность была обнаружена в таких тканях, как Рами, шелковый бамбук, кости животных, кожа и кровеносные сосуды. В 1960 году была обнаружена пьезоэлектричество синтетических полимеров. В 1969 году было обнаружено, что поливинилиденно -фторид после электроопущения имеет сильную пьезоэлектричность. Материалы, имеющие сильные пьезоэлектрические свойства, включают PVDF и его сополимеры, поливинил фторид, поливинилхлорид, поли-γ-метил-L-глутамат и нейлон-11.

5. Пьезоэлектрические композитные материалы
Пьезоэлектрические композиты представляют собой пьезоэлектрические материалы, которые составляются из двух или более материалов. Общие пьезоэлектрические композиты представляют собой двухфазные композиты пьезоэлектрической керамики и полимеров, таких как эпоксидная эпоксидная смола поливинилиденно-фторида. Этот композитный материал сочетает в себе сильные стороны пьезоэлектрической керамики и полимеров, обладает отличной гибкостью и свойствами обработки, имеет низкую плотность и легко сопоставить акустический импеданс с воздухом, водой и биологическими тканями. Кроме того, пьезоэлектрические композиты также имеют высокую пьезоэлектрическую постоянную. Пьезоэлектрические композиты имеют широкий спектр применений в полях медицинских, зондирования и измерений.

Применение пьезоэлектрического эффекта пьезой керамики

1. Характеристики производства
Пьезоэлектрическая керамика характеризуется поляризационной обработкой сегнетоэлектрической керамики под электрическим полем постоянного тока, чтобы иметь пьезоэлектрический эффект. Как правило, электрическое поле поляризации составляет от 3 до 5 кВ/мм, температура составляет от 100 до 150 ° C, а время составляет от 5 до 20 мин. Эти три являются основными факторами, влияющими на эффект поляризации. Пьезоэлектрическая керамика с лучшей производительностью, такой как цирконат цирконат -керамика, имеет коэффициент электромеханической связи до 0,313 до 0,694.

Пьезоэлектрическая керамика в основном используется при изготовлении ультразвуковых преобразователей, гидроакустических преобразователей, электроакустических преобразователей, керамических фильтров, керамических трансформаторов, керамических дискринаторов, генераторов высокого напряжения, инфракрасных детекторов, акустических поверхностных устройств, электрооптических декораторов, воспламенителей и пиаэлектронных.

2. Керамические свойства
Пьезоэлектрическая керамика обладает чувствительными характеристиками и может преобразовать чрезвычайно слабую механическую вибрацию в электрические сигналы, которые могут использоваться в сонарных системах, обнаружении погоды, телеметрии защиты окружающей среды, бытовых приборах и т. Д. глубины земной коры. Раньше было трудно предсказать, и люди были пойманы в смущающей ситуации. Чувствительность пьезоэлектрической керамики к внешней силе позволяет ощутить нарушение воздуха летающими насекомыми, хлопающими крыльями более десяти метров. Его можно использовать для изготовления пьезоэлектрического сейсмографа, который может точно измерить интенсивность землетрясения и указывать направление и расстояние от землетрясения. Это не может быть большим достижением пьезоэлектрической керамики. Пьезоэлектрическая керамика производит небольшое количество деформации под действием электрического поля, до доли миллионов их собственных размеров. Не стоит недооценивать это небольшое изменение, точный механизм управления, основанный на этом принципе-пизоэлектрический привод, для точных инструментов и механического контроля, микроэлектроника, биоинженерия и другие поля-отличное благо. Устройства управления частотой, такие как резонаторы и фильтры, являются ключевыми устройствами, которые определяют производительность устройств связи. Пьезоэлектрическая керамика имеет очевидные преимущества в этом отношении. Он обладает хорошей частотной стабильностью, высокой точностью и широким диапазоном частот и является небольшим по размеру, негигроскопическим и длительным в жизни. Особенно в многоканальном оборудовании связи, оно может улучшить способность противоположность, так что предыдущее электромагнитное оборудование нельзя оглядываться назад.

3. Приложение
Пьезоэлектрическая керамика - это новые функциональные электронные материалы с высоким интеллектом. С непрерывными исследованиями и улучшением материалов и процессов, применение пьезоэлектрической керамики становится все более и более обширным. Как машина, электричество, звук, свет и чувствительные к тепло, пьезоэлектрические материалыпьезо керамический датчик дискашироко используется в датчиках, преобразователях, неразрушающем тестировании и технологиях связи. Поликристаллы формируются с помощью твердофазной реакции в различных странах мира. И общее название сегнетоэлектрической керамики с пьезоэлектрическим эффектом с помощью поляризационной обработки высокого напряжения DC - это своего рода исследования и разработки, которые могут придать большое значение механической энергии к пьезоэлектрическим керамическим материалам. С разработкой высоких технологий применение пьезоэлектрической керамики станет все более и более широким. В дополнение к использованию в высокотехнологичных областях, речь идет больше о обслуживании людей в повседневной жизни и создании лучшей жизни для людей.

Пять общих применений пьезоэлектрической керамики в нашей повседневной жизни:
1: Применение положительного и отрицательного пьезоэлектрического эффекта
2: пьезоэлектрический керамический зуммер | Оратор
3: пьезоэлектрический керамический пикап
4: пьезоэлектрический трансформатор
5: пьезоэлектрический керамический воспламенитель
Можно сказать, что, хотя пьезоэлектрическая керамика является новым материалом, она довольно гражданская. Он используется в высокотехнологичном, но в жизни больше, чтобы создать лучшую жизнь для людей.