Application de céramiques piézoélectriques dans les nouveaux champs (1)

Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2019-09-16 origine:Propulsé

enquête

Depuis que les frères Curie ont découvert l'effet piézoélectrique de la tourmaline en 1880, l'histoire des céramiques piézoélectriques a commencé à partir de quartz et de batio3, la céramique a joué un rôle important dans l'histoire des piézoélectriques. Cependant, après la découverte de la céramique piézoélectrique PZT, la vitesse de l'application de la céramique piézoélectrique a été considérablement accélérée et l'application de la céramique piézoélectrique a pris une nouvelle situation.

La céramique piézoélectrique est des matériaux en céramique fonctionnelle qui convertissent l'énergie mécanique et l'énergie électrique les unes aux autres et ont un effet piézoélectrique. Le soi-disant effet piézoélectrique fait référence au phénomène selon lequel la polarisation (ou champ électrique) est induite par la contrainte ou la contrainte (ou la déformation) est induite par le champ électrique. Le premier est un effet piézoélectrique positif et le second est un effet piézoélectrique négatif. Effet électrique. Jusqu'à présent, cet effet piézoélectrique detransducteur de tube piézoélectriquea été appliqué dans de nombreux domaines étroitement liés à la vie des gens, notamment la vie industrielle, militaire, médical et quotidien. On peut voir que la recherche de la céramique piézoélectrique est d'une grande importance. Avec l'avènement de nouveaux processus et de nouveaux matériaux, la céramique piézoélectrique change chaque jour qui passe. Cet article décrit de nouvelles applications de la céramique piézoélectrique. Une large application de céramiques piézoélectriques est largement utilisée. En général, il peut être divisé en contrôle de fréquence, détection du transducteur et dispositifs optoélectroniques. Les dispositifs de contrôle de la fréquence en céramique piézoélectrique comprennent des filtres, des résonateurs et des lignes de retard. Ces appareils sont utilisés dans les circuits de retard du tracker, du micro-ordinateur et du téléviseur couleur. Les feuilles de céramique piézoélectrique (vibrateurs piézoélectriques) génèrent des vibrations mécaniques à une certaine fréquence sous l'action d'une tension alternée externe. En général, l'amplitude d'une telle vibration est faible, mais lorsque la fréquence de la tension appliquée est la même que la fréquence de vibration mécanique naturelle du vibrateur piézoélectrique, la résonance est causée et l'amplitude est considérablement augmentée. À l'heure actuelle, le champ électrique alterné génère une déformation par l'effet piézoélectrique inverse, et la déformation génère un courant par l'effet piézoélectrique positif.

Les dispositifs piézoélectriques sont largement utilisés non seulement dans les produits industriels et civils, mais aussi dans les applications militaires. Par exemple,Transducteur de la céramique piézoont été utilisés pour l'allumage depuis longtemps. En 1969, la Chine a utilisé des matériaux piézoélectriques sur des fusibles piézoélectriques, équipés de nouvelles fusées de 40 et a commencé la production de masse. La production annuelle maximale a dépassé 3 millions de pièces et la production cumulée en 103 ans était de plus de 20 millions de pièces. Il existe près de 103 variétés, principalement utilisées dans les projectiles perçants par armure. D'autres domaines importants, tels que le radar, les communications militaires et les équipements de navigation, nécessitent un grand nombre de filtres piézocéramiques et de filtres à scie piézoélectrique. Comme la société américaine de technologie et d'évaluation des marchés l'a récemment souligné dans le rapport Tamar, les filtres piézoélectriques sont un élément de base que les gens prêtent peu d'attention, mais sont importants sans eux. Les équipements de communication, de navigation et de défense modernes ne fonctionneront pas. Ce rôle essentiel du filtre piézoélectrique a formé un énorme marché et son application continue de se développer. Prenez mon cas d'exemple. Développé et produit de nombreux types de filtres en céramique piézoélectrique, des filtres à scie piézoélectrique, des lignes de retard et des vibrateurs pendant de nombreuses années; a développé et produit divers types d'accéléromètres piézoélectriques, de gyrostaux piézoélectriques et d'inclinomètres électriques de pression, etc., qui ont été largement utilisés dans les applications militaires et civiles.

2 nouveaux appareils et nouvelles applications

De nouveaux actionneurs piézoélectriques à haut déplacement ont été de plus en plus utilisés depuis l'invention des actionneurs piézoélectriques, en particulier les actionneurs piézoélectriques multicouches, en particulier dans le positionnement de précision. Les actionneurs piézoélectriques multicouches ont été largement utilisés dans les pays étrangers dans les systèmes d'injection de carburant et les systèmes de suspension. Il est bien connu que les techniques de transfert de céramique piézoélectrique ou de piézocéramics électrostrictives comprennent une structure composite de tension sanguine en flexion, une plaquette unique et une structure à double plaquette. Cependant, chacune de ces technologies a des limitations correspondantes en termes de taille, de masse, de déplacement maximal et de capacité de chargement. Un nouvel actionneur en céramique monobloc a été développé qui atteint un déplacement axial très élevé (1000 μm) et peut résister à des pressions modérées d'environ 0,6 MPa). La structure unique de cet actionneur en céramique, appelée \"rouge \" (composée d'une couche réductrice et d'une couche d'oxyde de décalage interne), lui donne une caractéristique de contrainte-déformation qui est plus large que les autres plages structurelles. La structure \"Rain \" peut être fabriquée par l'atmosphère frittage et céramique pressante à chaud, en particulier la céramique PLZT PIEZOELLECTR ET ELECTRICTIVE. Par exemple 2/53/47 (LA / Zr / Ti). 5.5 / 56/44, 8 6/65/35 et 8/70/30. Aydin Dogan et d'autres à l'actionneur international et transducteur de l'Université de Pennsylvanie ont développé des actionneurs de marbre et de dôme. L'actionneur du dôme se compose d'un élément de céramique piézoélectrique cylindrique pris en sandwich entre deux capuchons métalliques frustoconiques, qui présente un déplacement de 40 fois celui d'une composante céramique de la même taille et d'un coefficient de charge piézoélectrique efficace. Environ 40 fois celle de PZT elle-même.

Les utilisations typiques de ces nouveaux actionneurs en céramique incluent des actionneurs linéaires, des pompes alternatives et de cavité, des commutateurs, des haut-parleurs, des manomètres, des vibrateurs, des jets et des récepteurs d'eau, des déflecteurs optiques, des relais, des dispositifs de vibration de réduction du bruit et de soumission et des systèmes intelligents. En particulier, les actionneurs en marbre et en dôme ont un grand potentiel dans l'industrie automobile, ils peuvent être utilisés comme capteurs et composants d'amortisseur, les éléments de commutation des vannes. L'actionneur en marbre est utilisé dans les applications où la taille est petite et la réponse est rapide. Il a été utilisé avec succès dans les scanners optiques. Drive de stockage de mémoire haute densité. Une autre utilisation possible d'un actionneur de type perle, comme un lecteur CDROM et un entraînement magnétique optique de stockage de mémoire, est son positionnement précis pour le transport. Les actionneurs de marbre et de dôme peuvent également être utilisés dans les hydrophones, les accéléromètres et les transducteurs aéroacoustiques. Caractéristiques pour différents types d'actionneurs en céramique piézo. Les actionneurs en céramique piézoélectrique et électrostrictive peuvent être divisés en dispositifs de déplacement rigides et dispositifs de déplacement de résonance. Le dispositif de déplacement résonnant est une déformation alternée générée par une excitation de champ électrique AC à une fréquence de résonance mécanique, comme un moteur ultrasonique piézoélectrique. Afin de remplacer le moteur électromagnétique ordinaire. Les chercheurs ont fait de nombreux efforts pour développer des moteurs à ultrasons haute puissance. Les moteurs à ultrasons sont caractérisés par \"basse vitesse et couple élevé \", qui contraste directement avec la vitesse élevée et le petit couple des moteurs électromagnétiques.

Le moteur à ultrasons actuellement sous le développement a un type d'onde debout et un type d'onde de type d'onde de transmission, qui est également appelé type de coupleur de vibration. L'élément vibrant est couplé à l'actionneur piézoélectrique pour produire un mouvement elliptique horizontal de la fin. En général, le type d'onde debout a une efficacité élevée, mais il y a un manque de problèmes de contrôle de la direction d'horloge positifs et négatifs. Maintenant, un moteur à ultrasons linéaire qui combine plusieurs couches d'actionneurs piézoélectriques et de réglage des jambes métalliques en forme de fourche a été développé. Étant donné que la fréquence de résonance mécanique entre les deux jambes est légèrement différente, les deux jambes peuvent être contrôlées en modifiant la fréquence de conduite. La différence de phase entre les vibrations de flexion. Son mouvement coulissant est similaire à l'utilisation par le cheval des pattes avant et arrière. Lorsqu'il est entraîné avec une tension de 6 V de 98 kHz, le moteur d'essai d'une taille de 20 mm × 20 mm × 5 mm a une vitesse maximale de 20 m / s, une traction maximale de 2 N et une efficacité maximale de 20% (Pouvoir actionné de 0,7 W). Ce moteur a été utilisé sur les plates-formes de précision X-Y.

Le mode de transmission (type d'onde de surface) combine deux types d'ondes permanentes avec deux types de différences de phase à 90 ° sur le temps et l'espace, et a l'avantage que les directions de rotation vers l'avant et inverse sont contrôlables. Au moyen de la force élastique de transmission générée par leplaques de céramique piézoélectrique, le curseur annulaire qui est en contact avec la surface d'onde élastique adhérés au corps piézoélectrique est entraîné de deux directions en modifiant les entrées de tension sinus et cosinus. Un autre avantage est que la structure est très mince, ce qui le rend adapté à une utilisation comme appareil automatique dans une caméra. La série de caméras \"EOS \" de Canon 80 a été équipée d'un mécanisme de moteur à ultrasons.