Prinzip des piezoelektrischen Effekts und der Anwendung der Piezokeramik

Wenn einige Dielektrika durch eine externe Kraft in eine bestimmte Richtung deformiert werden, tritt die Polarisation in ihnen auf, und auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen treten positive und negative entgegengesetzte Ladungen auf. Wenn die externe Kraft entfernt wird, kehrt sie in den ungeladenen Zustand zurück. Dieses Phänomen wird als positiver piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Wenn sich die Richtung der Kraft ändert, ändert sich die Polarität der Ladung. Im Gegenteil, wenn ein elektrisches Feld in die Polarisationsrichtung des Dielektrikums angewendet wird, werden diese Dielektrika ebenfalls deformiert und die Verformung des Dielektrizität verschwindet, nachdem das elektrische Feld entfernt wurde. Dieses Phänomen wird als inverse piezoelektrische Effekt oder Elektrostrema bezeichnet. Piezoelektrische Keramik sind tatsächlich eine polarisierte ferroelektrische Keramik mit piezoelektrischem Effekt. Es ist ein neues Material für Informationen. Piezoelektrische Keramik sind eine Art von funktionaler Keramik.

Erstens das Prinzip des piezoelektrischen Effekts:
Das Prinzip des piezoelektrischen EffektsPZT Piezo KeramikIst das, wenn ein Druck auf das piezoelektrische Material ausgeübt wird, erzeugt er eine Potentialdifferenz (als positiver piezoelektrischer Effekt bezeichnet), und umgekehrt wird eine mechanische Spannung (als inverse piezoelektrische Wirkung bezeichnet) erzeugt. Wenn der Druck eine Hochfrequenzvibration ist, wird ein Hochfrequenzstrom erzeugt. Wenn ein hochfrequentes elektrisches Signal auf eine piezoelektrische Keramik angewendet wird, wird ein hochfrequentes akustisches Signal (mechanische Schwingung) erzeugt, was wir normalerweise als Ultraschallsignal bezeichnen. Das heißt, piezoelektrische Keramik haben die Funktion der Umwandlung und inverse Umwandlung zwischen mechanischer Energie und elektrischer Energie, und diese gegenseitige Beziehung ist in der Tat sehr interessant. Piezoelektrische Materialien können aufgrund mechanischer Verformungen oder mechanischer Verformung aufgrund des elektrischen Feldes elektrische Felder erzeugen. Dieser inhärente mechanisch-elektrische Kopplungseffekt macht piezoelektrische Materialien, die im Engineering weit verbreitet sind. Zum Beispiel wurden piezoelektrische Materialien verwendet, um intelligente Strukturen herzustellen. Neben selbsttragenden Fähigkeiten haben solche Strukturen Funktionen wie Selbstdiagnose, Selbstadaptation und Selbstheilung und spielen eine wichtige Rolle beim zukünftigen Flugzeugdesign.

2. Piezoelektrisches Material
Der piezoelektrische Effekt von piezoelektrischen MaterialienPiezo -Disc -Sensorist auf die besondere Anordnung von Atomen im Kristallgitter zurückzuführen, wodurch das Material die Wirkung der Kopplung des Spannungsfeldes und des elektrischen Feldes hat. Abhängig von der Art des Materials können piezoelektrische Materialien in piezoelektrische Einzelkristalle, piezoelektrische Polykristalle (piezoelektrische Keramik), piezoelektrische Polymere und piezoelektrische Verbundwerkstoffe eingeteilt werden. Nach der spezifischen Materialform kann es in zwei Arten unterteilt werden: piezoelektrisches Material und piezoelektrischer Film.

3. Piezoelektrische Einzelkristall
Piezoelektrische Einzelkristalle sind hauptsächlich Eisentransistoren. Ebenfalls enthalten sind Quarz, Cadmiumsulfid, Zinkoxid, Aluminiumnitrid und andere Kristalle. Zu diesen ferroelektrischen Kristallen gehören ein Sauerstofftransistor mit einem Sauerstoff -Oktaeder wie Bariumtitanatkristall, Lithium -Niobat mit einer Lithium -Niobat -Struktur, Wismut -Ruthenat und Strontium -Ruthenatkristall mit einer Bronzstruktur mit Wolzen. Ein ferroelektrischer Transistor enthält eine Wasserstoffbindung wie Kaliumdihydrogenphosphat, Ammoniumdihydrogenphosphat und Blei -Wasserstoff -Phosphat (und Bleistrontiumphosphat) Kristalle. Ein Barium -Titanat -Kristall oder dergleichen eine geschichtete Struktur. Gegenwärtig der am häufigsten verwendete nicht-ferroelektrische Quarztransistor, den typischen Drucktransistor Lithium Niobat und Wismut Ruthenat.

4. Piezoelektrisches Polymer
Bereits 1940 entdeckte die Sowjetunion, dass Holz piezoelektrische Keramik war. In Geweben wie Ramie, Seidenbambus, Tierknochen, Haut und Blutgefäßen wurde in Geweben wie Ramie, Seidenbambus gefunden. 1960 wurde die Piezoelektrizität synthetischer Polymere entdeckt. Im Jahr 1969 wurde festgestellt, dass Polyvinylidenfluorid nach der Elektrodeposition starke Piezoelektrizität aufweist. Materialien mit starken piezoelektrischen Eigenschaften umfassen PVDF und seine Copolymere, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Poly-γ-Methyl-L-Glutamat und Nylon-11.

5. Piezoelektrische Verbundwerkstoffe
Piezoelektrische Verbundwerkstoffe sind piezoelektrische Materialien, die aus zwei oder mehr Materialien zusammengestellt werden. Gemeinsame piezoelektrische Verbundwerkstoffe sind zweiphasige Verbundwerkstoffe der piezoelektrischen Keramik und Polymere wie Polyvinylidenfluoridreaktiver Epoxid. Dieses Verbundmaterial kombiniert die Stärken der piezoelektrischen Keramik und der Polymere, weist hervorragende Flexibilität und Verarbeitungseigenschaften auf und hat eine geringe Dichte und ist leicht zu einer akustischen Impedanz mit Luft, Wasser und biologischem Gewebe. Darüber hinaus haben piezoelektrische Verbundwerkstoffe auch eine hohe piezoelektrische Konstante. Piezoelektrische Verbundwerkstoffe haben eine Vielzahl von Anwendungen in den Feldern von medizinisch, sensation und messung.

Anwendung des piezoelektrischen Effekts der Piezokeramik

1. Herstellungsmerkmale
Die piezoelektrische Keramik zeichnet sich durch die Polarisationsbehandlung der ferroelektrischen Keramik unter einem elektrischen Feld mit gleichmäßigem Strom aus, um einen piezoelektrischen Effekt zu haben. Im Allgemeinen beträgt das elektrische Feld der Polarisation 3 bis 5 kV/mm, die Temperatur 100 bis 150 ° C und die Zeit 5 bis 20 min. Diese drei sind die Hauptfaktoren, die den Polarisationseffekt beeinflussen. Piezoelektrische Keramik mit besserer Leistung wie z.

Piezoelektrische Keramik werden hauptsächlich bei der Herstellung von Ultraschallwandlern, Hydroakustikern, elektroakustischen Wandlern, Keramikfiltern, Keramiktransformatoren, Keramikdiskriminatoren, Hochspannungsgeneratoren, Infrarotdetektoren, akustischen Oberflächenhäusern, elektro-optimalen Geräten, Elektro-optimalen Geräten, Elektro-optimalen Geräten verwendet.

2. Keramikeigenschaften
Piezoelektrische Keramik haben empfindliche Eigenschaften und können extrem schwache mechanische Schwingung in elektrische Signale umwandeln, die in Sonarsystemen, Wettererkennung, Telemetrieumweltschutz, Haushaltsgeräten usw. verwendet werden können Tiefen der Erdkruste. Es war vorher schwer vorherzusagen, und Menschen waren in einer peinlichen Situation gefangen. Die Empfindlichkeit der piezoelektrischen Keramik gegenüber der äußeren Kraft ermöglicht es, die Störung der Luft durch die fliegenden Insekten zu spüren, die über die Flügel um mehr als zehn Meter flatterten. Es kann verwendet werden, um den piezoelektrischen Seismographen zu machen, der die Erdbebenintensität genau messen und die Richtung und den Abstand des Erdbebens angeben kann. Dies kann keine große Errungenschaft der piezoelektrischen Keramik sein. Die piezoelektrische Keramik erzeugt unter der Wirkung eines elektrischen Feldes bis zu einem Bruchteil einer Millionstel ihrer eigenen Größe eine geringe Verformung. Unterschätzen Sie diese kleine Veränderung nicht, der genaue Kontrollmechanismus, der auf diesem Prinzip basiert-piezoelektrischer Aktuator für Präzisionsinstrumente und mechanische Kontrolle, Mikroelektronik, Bioengineering und andere Felder sind ein großer Segen. Frequenzsteuerungsgeräte wie Resonatoren und Filter sind die Schlüsselgeräte, die die Leistung von Kommunikationsgeräten bestimmen. Piezoelektrische Keramik haben in dieser Hinsicht offensichtliche Vorteile. Es weist eine gute Frequenzstabilität, eine hohe Präzision und einen breiten Frequenzbereich auf und ist klein, nicht hygroskopisch und lang im Leben. Insbesondere bei Kommunikationsgeräten mit mehreren Channel kann es die Anti-Interferenz-Fähigkeit verbessern, sodass die vorherigen elektromagnetischen Geräte nicht zurückgeschaut werden können.

3. Anwendung
Piezoelektrische Keramik sind neue funktionelle elektronische Materialien mit hoher Intelligenz. Mit der kontinuierlichen Forschung und Verbesserung von Materialien und Prozessen wird die Anwendung der piezoelektrischen Keramik immer umfangreicher. Als Maschine, Strom, Schall, Licht und Wärmeematerial, piezoelektrische MaterialienPiezo -Keramikscheibe -Wandlerwurde häufig bei Sensoren, Wandlern, nicht zerstörerischen Tests und Kommunikationstechnologien eingesetzt. Polykristalle werden durch feste Phasenreaktion in verschiedenen Ländern auf der ganzen Welt gebildet. Und der allgemeine Name der ferroelektrischen Keramik mit piezoelektrischem Effekt durch DC -Hochspannungspolarisationsbehandlung ist eine Art Forschung und Entwicklung, die der mechanischen Energie für piezoelektrische Keramikmaterialien von großer Bedeutung beibringen kann. Mit der Entwicklung der Hochtechnologie wird die Anwendung der piezoelektrischen Keramik immer breiter. Neben der Verwendung in High-Tech-Bereichen geht es auch mehr darum, Menschen im täglichen Leben zu dienen und ein besseres Leben für Menschen zu schaffen.

Fünf gemeinsame Anwendungen von piezoelektrischen Keramik in unserem täglichen Leben:
1: Anwendung eines positiven und negativen piezoelektrischen Effekts
2: Piezoelektrischer Keramik -Summer | Lautsprecher
3: Piezoelektrische Keramikabholung
4: Piezoelektrischer Transformator
5: Piezoelektrischer Keramikzünder
Es kann gesagt werden, dass die piezoelektrische Keramik zwar ein neues Material ist, aber ziemlich zivil ist. Es wird in High-Tech verwendet, aber es ist mehr im Leben, ein besseres Leben für Menschen zu schaffen.