Vlastnosti piezoelektrické keramiky a piezoelektrický jev
Keramika, která má&"; piezoelektrický efekt GG"; na ultrazvukové převodníky se nazývají piezoelektrická keramika. Piezoelektrická keramika se obvykle tvoří chemickými reakcemi mezi několika oxidačními sloučeninami nebo sloučeninami kyseliny uhličité během procesu slinování. Výrobní proces je podobný jako u běžné elektronické keramiky.
Piezoelektrická keramika je preferovanou volbou pro výrobu ultrazvukových snímačů kvůli jejich vysoké fyzikální síle, chemické inertnosti a relativně levným výrobním nákladům. Piezoelektrickou keramiku lze použít k výrobě předmětů, jako jsou ultrazvukové měniče, keramické kondenzátory, senzory a akční členy.
Vlastnosti piezoelektrické keramiky
Piezoelektrická keramika jsou umělé piezoelektrické materiály. Piezoelektrické materiály jsou materiály, které mohou generovat elektřinu v důsledku mechanického namáhání. Po připojení napětí se piezoelektrický materiál deformuje. Všechny piezoelektrické materiály jsou nevodivé, aby vytvořily piezoelektrický efekt a fungovaly.
Piezoelektrická keramika generuje napětí odpovídající aplikovanému mechanickému namáhání. Obvykle se používá jako energetický kombajn, zapalovač plynu a senzor k detekci tlaku, zrychlení a úhlové rychlosti.
Piezoelektrická keramika generuje posunutí odpovídající použitému napětí. To se běžně používá pro aplikace lineárních pohonů, jako jsou piezoelektrické vstřikovače, nano-polohovací a antivibrační systémy. Ve srovnání s elektronickými a hydraulickými pohony má piezoelektrická keramika výhody rychlé odezvy, vysokého tlaku a přesné provozní rezonance.
Piezoelektrická keramika má přirozené vibrace, pokud jde o tvar a velikost. Když je aplikováno elektrické pole s určitou frekvencí (nazývanou rezonanční frekvence), bude piezoelektrická keramika vibrovat s velkou amplitudou, což ukazuje maximální proud. Tato funkce se používá v ultrazvukových vibrátorech, jako jsou pračky, zvlhčovače vzduchu, sonary, filtry elektrického signálu a ultrazvukové motory.
Piezoelektrické keramické materiály
Materiály jako titaničitan barnatý, titaničitan zirkoničitý olovnatý a niobát lithný jsou hlavními surovinami pro výrobu piezoelektrické keramiky. Jsou to některé syntetické materiály a bylo prokázáno, že mají větší kapacitu výroby energie než většina přírodních materiálů. Olovo zirkoničitan titaničitý (PZT) je nejběžnější surovinou pro výrobu piezoelektrické keramiky. Je vyroben a vyroben ze dvou chemických prvků (při vysokých teplotách), olova a zirkonia.
Piezoelektrický keramický plech pro převodník
PZT keramika má vyšší citlivost a vyšší pracovní teplotu než jiná piezoelektrická keramika. Charakteristickým rysem PZT je jeho velká piezoelektřina. PZT má krystalovou strukturu perovskitového typu, která je vhodná pro realizaci velké piezoelektriky. Kromě toho lze funkce vylepšit optimalizací komponent.
Piezoelektrický jev
Nepravidelné krystaly se shromažďují jako piezoelektrické materiály. Struktura těchto krystalů není symetrická, ale stále existují v elektricky neutrální rovnováze. Jakmile se však na tyto piezoelektrické krystaly aplikuje mechanický tlak, jejich struktura se deformuje a atomy budou tlačeny, aby vytvořily krystaly, které mohou vést proud. Pokud použijete stejný piezoelektrický krystal a použijete na něj elektrický proud, krystal se roztahuje a smršťuje, a tím přeměňuje elektrickou energii na energii mechanickou.
Piezoelektrická keramika jsou piezoelektrické materiály a mají&„; piezoelektrický efekt GG“; které piezoelektrické materiály obvykle mají. Piezoelektrický efekt je způsoben lineární elektromechanickou interakcí mezi mechanickým stavem a elektrickým stavem v krystalickém materiálu. Piezoelektrický efekt je rozdělen na přímý piezoelektrický a reverzní piezoelektrický efekt. Piezoelektrický jev je reverzibilní. Když na něj působí malá vnější síla, může přeměnit mechanickou energii na energii elektrickou. Jakmile se mezi piezoelektrické skupiny keramických desek aplikuje střídavé napětí, elektrická energie se převede na mechanickou energii.
Přímý piezoelektrický jev
Přímý piezoelektrický efekt je způsoben přímým namáháním materiálu. K tomu dochází, když se dvě kovové desky obvykle používají k vyvíjení tlaku na kus piezoelektrického materiálu (jako je krystal nebo keramika). Pouhé umístění piezoelektrického krystalu mezi dvě kovové desky, v tomto okamžiku je materiál v dokonalé rovnováze a nevede proud. Jakmile kovová deska vyvine mechanický tlak na materiál, když je krystal narušen tlakem nebo jinými napětími, nerovnováha náboje způsobí rozdíl. Na opačných stranách povrchu krystalu se objevují nadměrné záporné a kladné náboje. Kovová deska sbírá tyto náboje, které lze použít k generování napětí a přenosu proudu obvodem. Tento proces je přímým piezoelektrickým efektem.
Reverzní piezoelektrický jev
Mezi oběma kovovými deskami je umístěn piezoelektrický krystal a struktura krystalu je v dokonalé rovnováze bez jakékoli změny. Jakmile se na krystal aplikuje elektrická energie, struktura krystalu se stáhne a rozšíří. Jak se krystalová struktura rozpíná a smršťuje, převádí přijímanou elektrickou energii a uvolňuje mechanickou energii ve formě zvukových vln. Proud nutí atomy v materiálu vibrovat tam a zpět. Tento proces se nazývá inverzní piezoelektrický jev. Reverzní piezoelektrický efekt pomáhá vyvíjet zařízení generující zvukové vlny, jako jsou reproduktory a bzučáky.
Jako základní prvek ultrazvukového měniče má piezoelektrická keramika PZT-8 vyšší faktor kvality Qm, vyšší bezpečnou pracovní teplotu (Curieova teplota) a nižší dielektrickou ztrátu (tanδ). To také zaručuje jeho vysokou elektromechanickou účinnost a stabilitu přeměny.
