Application des matériaux piézoélectriques et des effets piézoélectriques

Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2019-09-24 origine:Propulsé

enquête

Le développement rapide de l'économie mondiale a entraîné une forte augmentation de la consommation d'énergie. Avec l'épuisement des sources d'énergie non renouvelables et la protection de l'environnement, les pays développent vigoureusement une énergie propre durable. L'énergie propre comme la lumière, l'énergie éolienne et solaire provoque progressivement
L'effet piézoélectrique peut être utilisé pour la production d'énergie de pression, car il présente les avantages d'une structure simple, pas de chaleur, pas d'interférence électromagnétique, pas de pollution, de miniaturisation et d'intégration faciles à atteindre, et avec l'amélioration des propriétés piézoélectriques des matériaux piézoélectriquestransducteur à disque piézoélectriqueAnd NEW Power Electronics. L'utilisation des appareils peut répondre aux besoins en puissance des produits à faible énergie et devenir l'un des points chauds de la recherche actuelle.
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1 Principe d'effet piézoélectrique
Lorsque certains diélectriques sont déformés par des forces externes dans une certaine direction, tandis que la polarisation interne se produit, les charges positives et négatives apparaissent sur deux surfaces opposées du cristal piézo. Ce phénomène est appelé effet piézoélectrique. L'effet piézoélectrique est divisé en un effet piézoélectrique positif et un effet piézoélectrique inverse. Le soi-disant effet piézoélectrique positif fait référence à l'effet du milieu diélectrisé par l'action de la contrainte mécanique et à la charge de la surface. Inversement, lorsqu'un champ électrique est appliqué à l'extérieur du cristal, le cristal affecté par le champ électrique subira une déformation mécanique, appelée effet piézoélectrique inverse.

2 classification des matériaux piézoélectriques
Les matériaux piézoélectriques ont connu plusieurs jalons dans les cristaux de quartz, la céramique piézoélectrique, les polymères piézoélectriques et les composites piézoélectriques. Les principaux types de matériaux piézoélectriques sont brièvement introduits.

1) Crystal de céramique piézoélectrique.
Les cristaux piézoélectriques sont les matériaux utilisés dans l'effet piézoélectrique précoce, principalement des cristauxquartz (SiO2), des cristaux piézoélectriques solubles dans l'eau (tartrate de sodium de potassium) et du cristal niobate de lithium. En raison des performances stables de monocristal piézoélectrique, le coût est élevé. Uniquement pour les instruments ou les capteurs standard avec des exigences de haute précision. Le développement de la technologie en céramique piézoélectrique a progressivement remplacé la tendance des matériaux ci-dessus. Cependant, ces dernières années, les chercheurs de divers pays ont fait beaucoup de travail pour le développement de nouveaux matériaux piézoélectriques cristallins. À l'heure actuelle, un monocristal piézoélectriquedisque en céramique piézoAvec un maximum de 2600 pc / n et un K33 de 0,95, il a été développé, et sa densité de stockage d'énergie peut atteindre 130J / kg, ce qui représente plus de 10 fois la densité de stockage de la céramique piézoélectrique. Des recherches sur le processus de production des matériaux piézoélectriques ont été effectuées et le succès de la production de masse élargira certainement l'application supplémentaire des matériaux piézoélectriques.

2) Matériau piézoélectrique à base de PBTIO3.
Les matériaux piézoélectriques PBTIO3 (appelés PT) ont été largement utilisés dans la fabrication de composants en céramique piézoélectrique à haute fréquence et à haute température. À l'heure actuelle, certaines recherches ont été effectuées sur ce matériau, principalement dans la préparation de la nanopourbe PBTIO3, y compris la production de matières premières, de méthodes de production et de processus de fabrication. La diversité des matières premières et la mise à jour continue des processus de fabrication ont amélioré les performances de PBTIO3 en continu. À l'heure actuelle, le matériau a été largement utilisé dans les tests non destructifs transducteurs, ultrasoniques et industriels.

3) Céramique piézoélectrique.
Les céramiques piézoélectriques sont des matériaux piézoélectriques polycristallins artificiellement fabriqués. Le développement de la technologie de traitement a permis de réduire la taille des céramiques piézoélectriques en submicron, afin que le substrat puisse être rendu en céramique piézoélectrique plus mince et à grain fin. Ce matériau augmente la fréquence du réseau et réduit la perte de réseau, mais il réduit également les effets de l'effet piézoélectrique. Le développement de la nanotechnologie a amélioré l'effet piézoélectrique de la céramique piézoélectrique à grain fin, et son effet piézoélectrique est comparable à celui de la céramique piézoélectrique à grain grossier. À l'heure actuelle, la recherche et le développement de matériaux en céramique piézoélectrique préoccupe tous les pays.

4) Composites de polymère élevé.
Des recherches sur les composites en polymère piézoélectrique ont commencé au début des années 1970. Du point de vue de l'utilisation, les polymères piézoélectriques peuvent être classés dans des plastiques piézoélectriques, des caoutchoucs piézoélectriques, des résines piézoélectriques, des composites de polymère élevé piézoélectriques et des polypeptides synthétiques. Les plastiques piézoélectriques sont basés sur des polymères piézoélectriques synthétiques ou naturels, qui peuvent être moulés pendant le traitement, tandis que le produit peut enfin maintenir une forme constante de polymère piézoélectrique. Caoutchouc piézoélectrique Terme général pour les polymères piézoélectriques hautement élastiques. In general, piezoelectric polymers with large elongation, tensile strength and resilience in the temperature range of -130 ° C to 150 ° C are all pressed in the processed piezoelectric polymer.Electric rubber, specifically can be divided into piezoelectric silicone rubber, piezoelectric fluororubber and bientôt. La résine piézoélectrique est un polymère piézoélectrique amorphe semi-solide, solide ou pseudo-solide, de résine piézoélectrique piézoélectrique, telle que le nylon-11, le copolmer alterné amorphe de cyanure - le vinylyle, le polypropylène, le polycarbonaté et le polycarbonaté et le lim. Ensuite, développé est un matériau composite à polymère élevé piézoélectrique, qui est composé de deux ou plusieurs matériaux depiezoélectrique par mélange physique ou greffe chimique, etc., qui sont \"longueur à longueur \" et ont de meilleures performances que n'importe laquelle d'entre elles. Un matériau, une résine PZT-époxy, un matériau piézoélectrique en polymère céramique est plus couramment utilisé. Il n'y a pas de limites strictes pour les polymères piézoélectriques, qu'ils soient dérivés de la composition du matériau ou de la forme du produit fini.

3 Application d'effet piézoélectrique
La technologie d'effet piézoélectrique a été largement utilisée dans la fabrication de divers transducteurs, actionneurs et capteurs. Un exemple typique de l'application des effets piézoélectriques dans les transducteurs est l'application de retards de temps de signal électrique. Dans le passé, la ligne de retard fabriquée par la ligne de transmission est importante en volume et la perte de signal est importante pendant la transmission. Le transducteur piézoélectrique est attaché au transducteur de transmission et au transducteur de réception sur un milieu solide, et le signal électrique est transmis par l'effet piézoélectrique inverse. Le signal est converti en un signal acoustique et propagé dans un milieu solide. Après une période de temps, le signal acoustique est converti en un signal électrique par le transducteur de réception à travers l'effet piézoélectrique positif, et la tâche de retard du signal est terminée. Étant donné que la vitesse des ondes sonores dans un milieu solide est de cinq ordres de grandeur plus lente que celle d'une onde électromagnétique, le retard de signal peut être obtenu avec seulement un petit milieu solide. La ligne de retard faite par le transducteur piézoélectrique a les caractéristiques de petit volume, de poids léger, de performances stables, etc., et est relativement facile à fabriquer. Divers actionneurs peuvent être effectués en utilisant l'effet piézoélectrique inverse. Les actionneurs piézoélectriques peuvent être divisés en conducteurs de déplacement rigides et conducteurs de déplacement résonnant selon différentes méthodes de conduite. Les actionneurs piézoélectriques ne nécessitent pas de mécanisme de transmission et atteignent une précision de contrôle de déplacement élevé. Dans le même temps, la vitesse de réponse est rapide, il n'y a pas d'espace d'anastomose mécanique, le contrôle de déplacement de suivi de la tension peut être réalisé et la puissance est importante tandis que la consommation d'énergie est faible. La Chine a obtenu des résultats exceptionnels dans ce domaine, tels que les moteurs ultrasoniques piézoélectriques, les micro-robots et les petits pinces. Divers capteurs peuvent être fabriqués à l'aide de l'effet piézoélectrique, tels que des capteurs de pression piézoélectrique, des capteurs à ultrasons et des capteurs d'accélération piézoélectrique.

Les accéléromètres piézoélectriques se caractérisent par leur structure simple, leur petite taille, leur poids léger et leur longue durée de vie. Ils ont été largement utilisés dans la mesure des vibrations et des chocs des avions, des automobiles, des navires, des ponts et des bâtiments, en particulier l'aviation et il a son statut spécial dans le domaine de l'aérospatiale. Les capteurs piézoélectriques peuvent également être utilisés pour mesurer la pression de combustion interne et le vide, et sont utilisés dans l'industrie militaire et les mesures biomédicales. En outre, la technologie de mesure piézoélectrique peut également être utilisée pour fabriquer divers instruments de mesure tels que le gyroscope piézoélectrique et le débitmètre piézoélectrique, ainsi que les discriminateurs, les oscillateurs piézoélectriques, les transformateurs, les filtres, etc., qui sont produits dans la production, la vie, la recherche scientifique et la défense nationale et la défense nationale . disque piézant

Avec ses avantages uniques, effet piézoélectriqueTransducteur de la céramique HIFULa technologie a été largement utilisée dans la demande d'énergie croissante d'aujourd'hui. Dans cet article, les matériaux piézoélectriques sont introduits à partir de quatre aspects: cristal piézoélectrique, matériau piézoélectrique PBTIO3, composite piézoélectrique et polymère élevé. L'application de cette technologie dans les transducteurs, les actionneurs et les capteurs est donnée. Je crois que le développement de la technologie piézoélectrique nous amènera mieux demain. Pour assurer la qualité de la construction et réduire la survenue d'accidents de sécurité pendant le processus de construction. L'introduction de nouvelles technologies dans le processus de construction peut non seulement améliorer la qualité de la construction, mais également améliorer la sécurité du processus de construction, telles que l'utilisation de la technologie des équipements de test en ligne en direct.

4) Renforcer l'entretien des équipements de construction.
Dans l'utilisation à long terme de l'équipement de construction d'énergie électrique, il sera affecté par la pollution industrielle et la pollution de l'environnement. Afin de réduire ces effets, il est nécessaire de se préparer en conséquence avant la construction. Par exemple, le traitement pré-corrosion des fils isolés avant la construction, ou sélection d'isolateurs avec une forte capacité anti-pollution, ainsi que l'entretien et l'entretien réguliers de l'équipement.