Piezoelektrische Keramikmaterialien sind funktionelle Materialien, die die Umwandlung zwischen mechanischer Energie und elektrischer Energie realisieren (2)

Die hydrothermale Vorbereitung dicker Filme hat viele Vorteile:

① Dieser Prozess wird in der flüssigen Phase zu einem Zeitpunkt abgeschlossen, und es ist nicht später eine Kristallisationswärmebehandlung erforderlich, wodurch Defekte wie Risse, Kornverkosenung, Reaktion mit dem Substrat oder der Atmosphäre, die während des Wärmebehandlungsprozesses verursacht werden können, vermieden werden.
②Inorganische Substanzen werden als Vorläufer verwendet, und Wasser wird als Reaktionsmedium verwendet, die Rohstoffe sind leicht verfügbar, die Kosten für die Filmvorbereitung werden verringert und die Umweltverschmutzung ist geringer.
③ Die Ausrüstung ist einfach und die hydrothermale Behandlungstemperatur niedrig, was die Interdiffusion der Film- und Substratkomponenten vor und nach der hydrothermalen Behandlung vermeidet. Der resultierende Film hat eine hohe Reinheit und eine gute Einheitlichkeit. Wenn diese Methode zur Herstellung dicker Filme verwendet wird, können dicke Filme auf Substratoberflächen verschiedener komplexer Formen abgelagert werden. Die resultierenden dicken Filme haben bestimmte Vorteile der spontanen Polarisation, einer geringen Hysterese und einer guten Bindung mit Substraten. Gegenwärtig hat diese Methode immer mehr Aufmerksamkeit erregt.

6. Elektrophoretische Abscheidungsmethode
Die elektrophoretische Abscheidung (EPD) bezieht sich darauf, das vorbereitete Feinpulver mit der gleichen Zusammensetzung wie der dicke Film in der Suspension zu verteilen, um eine Suspension mit unterschiedlichen Konzentrationen von zu bildenpiezoelektrische Plattenkristall. Der pH-Wert der Suspension wird mit einer Säure-Base-Lösung eingestellt. Die stabile Suspension wird durch Ultraschalldispersion und magnetisches Rühren erhalten, und unter konstantem Druck werden die Ladepartikel unter der Wirkung des elektrischen Feldes gerichtlich bewegt, wodurch ein dicker Film mit einer gewissen Dicke erhältlich ist. Der mit dieser Methode erstellte dicke Film hat die Vorteile einfacher Ausrüstung, schneller Filmbildung, unbegrenzte Form der plattierten Teile, gleichmäßige und kontrollierbare Filmdicke usw. Der resultierende dicke Film kann zehn Mikrometer erreichen, und die Zusammensetzung ist gleichmäßig und dicht .

Anwendung von piezoelektrischen Dünnfilmmaterialien
Piezoelektrische Filme werden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung häufig verwendet. Piezoelektrische dicke Filme können verwendet werden, um eine Vielzahl von Mikrogeräten wie Mikropumpen, Ultraschallmotoren, Resonatoren, pyroelektrische dicke Filmsensoren, dicke Filmaktuatoren, Mikroenergie-Pickups usw. herzustellen.

1. Hydrophon und Sonar
Ein-Diaphragmhydrophon der General Electric Company mit einem dicken PVDF-piezoelektrischen PVDF-Film von 2,5 & mgr; m als Substrat können sie in medizinischen und NDE-Wandlern verwendet werden und können im Bereich von 0,5 ~ 50 Hz aufgrund des langen Bereichs verwendet werden Begriff Stabilität und Wiederholbarkeit dieser Geräte, diese Eigenschaften von Hydrophonen wurden verwendet, um ein neues Multi-Element-Instrument zu entwickeln. Das Unterwasser -Scan -Sonarsystem besteht aus 100 PVDF -Substrathydrophonen für Unterwassersicherheits- / Rettungsgeräte. Das System verwendet den passiven Modus mit einer Betriebsfrequenz von 1 bis 1 000 Hz. Es kann auch im aktiven Modus bei drei verschiedenen Frequenzen betrieben werden. Es kann mit diesem System erkannt werden. Kleine U -Boote bis zu 3 km entfernt können auch Motoren bis zu 600 m erkennen, und die Winkelabweichung beträgt weniger als 5 mm. Das jüngste Hydrophonberechnungsmodell zeigt, dass das Hydrophon, wenn das PVDF -Element in der Systemdemonstration ordnungsgemäß entwickelt ist, Signale über 10 dB nachweisen kann.

2. Antifouling
Piezoelektrischer Ultraschallwandlerhat eine sehr breite Aussicht in den Antifouling -Anwendungen. Gegenwärtig haben das Nationale Institut für Forschung und die Universität von Montrich in Frankreich Forschungen zum Anti-Fouling piezoelektrischer Filme durchgeführt. Der piezoelektrische Film hat sich als wirksamer für die Messung der Schwingung des Polymers in der Hülle erwiesen. Daher kann es verwendet werden, um den Ansatz der meisten Meeresorganismen zu verhindern, die die Verschmutzung von Schiffen verursachen. Darüber hinaus erweitert das Delft Scientific Research Institute in den Niederlanden die Schlussfolgerungen, die sie auf größere Metallstrukturen wie die Hülle von Handelsschiffen oder Schiffen erhalten hat. Gleichzeitig wird das gleiche Prinzip untersucht, wie man Frostschutzflächen in Flugzeugen produziert.

3. Medizin
Derzeit untersuchen Menschen aktiv die Anwendung von PVD F in der Medizin. In vielen Ländern sterben jedes Jahr viele Babys an SIDS oder anderen Syndromen. Um die plötzliche Sterblichkeitsrate von Säuglingen zu verringern, produzieren mindestens drei Unternehmen in den Niederlanden, Deutschland und den Vereinigten Staaten einen Atemwegsmonitor. Dieser Monitor setzt eine Matte mit einem PVDF -piezoelektrischen Film unter den Körper des Babys, um die durch Atmung und Herzschlag verursachte leichte Schwingung (insbesondere nachts) kontinuierlich zu überwachen. Zu längerer Zeit wird es einen Alarm auslösen, der den Tod des Babys rechtzeitig und effektiv verhindern kann.

4. Elektroden
Wenn die äußere Oberfläche der Elektrode mit einer Schicht PVDF -Piezoelektrikpolymer bedeckt ist, kann sie Informationen wie Schwingung, Auswirkung, Druck, Spannung und Dehnung in elektrische Signale umwandeln. Für diese Art von Elektrode kann für den quasistatischen Eingang von niedriger Frequenz zu hoher Frequenz seine Frequenzeigenschaften immer beibehalten, und der Ausgang des elektrischen Signals hängt linear mit dem angelegten Druck zusammen. Hat auch eine gute Temperaturstabilität, die für verschiedene Umgebungen von 40 ~ 70 ℃ geeignet ist. Der Bereich liegt im Allgemeinen zwischen 0,25 und 25 p C / N. Durch Wickeln des schmalen piezoelektrischen Blattes in einen Kreis kann eine empfindliche piezoelektrische Elektrode mit einem Wert von 40 p c / n erhalten werden.

5. Luftfahrt und Navigation
Das von Sigma Research entwickelte \"tragbare automatische Remote -Inspektionssystem ist eines der ersten fortgeschrittenen Geräte, die in die Warenzeit eintreten. Dieses System wurde speziell für die In-situ-Inspektion von großartigen Schicht- oder Verbundstrukturen entwickelt.

Das Schlüsselelement vonPiezo -Elektrosensorist ein 200 mm deformierbarer PVDF -Piezoelektrikfilm, der 1024 Wandler enthält. Die Flexibilität dieses Films ist sehr gut und kann mit einem Krümmungsradius von 4 vollständig auf die gekrümmte Oberfläche passen. Das damit verbundene Gerät verfügt auch über einen Handcontroller, einen Datenabtaster und ein Anzeigegerät. Dieser Empfänger hat ein Gesamtsignalverhältnis von 100 dB und eine Mittelfrequenz von 2,5 MHz. Graphit-Epoxy-Verbundwerkstoffe an Flugzeugen oder großen Strukturen auf Schiffen können für bequeme Tests verwendet werden. Für Aluminium und Stahl wurden diesbezüglich bereits zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Für diese spezielle Anwendung von PVDF wurde festgestellt, dass ein Film mit biaxialer Polarität besser geeignet ist als eine einheitliche Polarität.

6. Strukturüberwachung
Der PVD F Piezoelektrische Film enthält auch bestimmte Anwendungen bei der strukturellen Überwachung. Eine systematische Studie zu den grundlegenden Eigenschaften der PVDF -Piezoelektrik -Filmüberwachungsstruktur wurde durchgeführt, und ein dynamischer und statischer Reaktionstest der PVDF -Piezoelektrik -Filmüberwachungsstruktur wurde durchgeführt. Gleichzeitig wurde auch vorläufige Untersuchungen zur Aufprallbelastung der Struktur unter Verwendung von PVDF -Piezoelektrikfilm durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von PVD -F -Piezoelektrikfilm die Aufprallbelastung auf die Struktur in Echtzeit überwachen und den Aufprallschaden auf die Struktur zeitlich widerspiegeln kann. Da die Anwendung von piezoelektrischen Dünnfilmmaterialien immer umfangreicher ist, wird sie in Zukunft gut entwickelt. Die Herstellungstechnologie von Piezoelektrikum dünnem Film wird sich auch für hohe Effizienz, niedrige Kosten und hohe Qualität entwickeln. Da die CVD-Methode eine bessere Abdeckung aufweist, kann sie auf tiefen Löchern, Schritten, Vertiefungen oder anderen komplexen dreidimensionalen Formen abgelagert werden. Darüber hinaus kann die chemische Dampfabscheidungsmethode auch das stöchiometrische Verhältnis des vorbereiteten Films in einem weiten Bereich steuern, was im Vergleich zu anderen Methoden sehr herausragend ist.
Die Kosten und Betriebskosten für chemische Dampfabscheidungsgeräte sind relativ niedrig, was für die Massenproduktion und die kontinuierliche Produktion geeignet ist und mit anderen Verarbeitungsverfahren eine gute Kompatibilität aufweist. Daher wird in Zukunft die Verwendung der CVD -Methode zur Herstellung von piezoelektrischen Filmen gut angewendet und piezoelektrische Filme werden besser genutzt.