Industrijska primjena piezoelektrične keramike
Piezoelektrična keramika je novi visokotehnološki neorganski nemetalni funkcionalni materijali. Uz kontinuirano dubinsko istraživanje i poboljšanje materijala i procesa, primjena tehnologije piezoelektrične keramike postaje sve opsežnija. Piezoelektrični materijali su naširoko korišteni u oblastima senzora, aktuatora, pretvarača, ispitivanja bez razaranja i komunikacijske tehnologije kao mehanički, električni, zvučni, svjetlosni i toplinski osjetljivi materijali. S razvojem visoke tehnologije, primjena piezoelektrične keramike će postajati sve šira.
The base material is a key factor in determining product performance. At present, piezoelectric ceramic materials with high temperature resistance, high pressure resistance, high sensitivity and low loss are the recognized research and development directions of the global industry. Although there are many researches on lead-free piezoelectric ceramic materials, they have not yet reached the practical level. level, and cannot replace the existing lead-containing piezoelectric ceramics in the short term.
Dolazak ere mobilnog interneta i pojava potražnje za malom i ultra tankom terminalnom opremom, visoka pouzdanost i niska potrošnja energije pružili su dobru priliku za primjenu i razvoj piezoelektričnih keramičkih proizvoda. Posebno se od laminiranih proizvoda mogu napraviti piezoelektrični prijemnici, zvučnici, zvučni sistemi mobilnog telefona, zvučni sistemi za vibracije ekrana, MEMS mikrofoni, piezoelektrični visokofrekventni kompenzacioni pretvarači, itd. Tradicionalni proizvodi su najbolji izbor za mobilne komunikacijske terminale. Tanji proizvodi su trend budućnosti.
Piezoelektrični keramički uređaji ne samo da se široko koriste u industrijskim i civilnim proizvodima, već imaju i veliki broj primjena u vojsci. Na primjer, od piezoelektrične keramike se izrađuju podvodni akustični pretvarači, koji se mogu koristiti kao par svijetlih "oči" za nuklearne podmornice, koje mogu nesmetano obavljati podvodnu navigaciju, komunikaciju, izviđanje neprijateljskih brodova i čišćenje neprijateljskih mina. Piezoelektrični upaljač može precizno zapaliti i detonirati oklopne bombe i drugo smrtonosno oružje; piezoelektrični aktuatori sa mikro-pomakom su nezaobilazna ključna komponenta u sistemima za precizno pozicioniranje; Piezoelektrični žiroskopi napravljeni od piezoelektrične keramike su nezamjenjivi u svemiru. Nestali "kormilar" i tako dalje.
Piezoelektrična keramika se koristi u širokom spektru primjena. Neke od glavnih aplikacija su navedene u nastavku:
(1) Elektroakustični pretvarač
Elektroakustični pretvarači se uglavnom koriste u raznim alarmima, mikrofonima za koštanu provodljivost, prijemnicima, piezoelektričnim zvučnicima itd.
Alarm se može koristiti za sve vrste alarma kućnih aparata, dimnih alarma, alarma za provalu automobila, zaštite od požara, ličnih sigurnosnih alarma itd. Mikrofon koštane provodljivosti pretvara glasovni signal vibracije ušnih kostiju u električne signale, kao npr. za pretvaranje glasovnog signala u električni signal. Nova generacija odašiljača protiv buke koji se emituju na prijemnu stranu, takve Bluetooth slušalice su trenutno dostupne u Japanu; piezoelektrični prijemnici i zvučnici imaju karakteristike ultra tanke i niske potrošnje energije.
Elektroakustični pretvarači koji se koriste u općim alarmima još uvijek nisu zamijenili proizvode i još uvijek imaju veliko tržište, dok će alarmi visokog zvučnog pritiska u posebnim okruženjima imati veći porast alarma; S razvojem potrošnje energije, piezoelektrični prijemnici i zvučnici postat će najbolji izbor za prijenosne terminale i imati dobre tržišne izglede.
(2) Ultrazvučni pretvarač
Ultrazvučni pretvarači su pogodni za ultrazvučne motore, ultrazvučnu atomizaciju, sonar, ultrazvučno čišćenje, ultrazvučno zavarivanje, ultrazvučnu ljepotu, ultrazvučnu obradu, ultrazvučni uzgoj, telemetriju i daljinsko upravljanje, praćenje prometa, dometa, detekciju curenja, detekciju protoka i topline, robotsko snimanje Prikupljanje informacija , itd.
Trenutno ne postoje alternativni proizvodi za ultrazvučne pretvarače, a tržište njihove primjene se stalno razvija. Konkretno, sjeverno grijanje će implementirati mjerenje i punjenje, tako da će toplotni senzor imati veliko tržište.
(3) Podvodni akustični pretvarač
U pomorskim bitkama najteže se nositi s podmornicama, koje mogu dugo uroniti u more i nesvjesno napadati luke i brodove, izazivajući velike glavobolje neprijatelju. Kako pronaći neprijateljske podmornice? Ne možete se osloniti na svoje oči, niti možete koristiti radar, jer će elektromagnetski valovi naglo oslabiti u morskoj vodi i ne mogu efikasno prenositi signale. Detekcija podmornica se oslanja na sonar—podvodne uši. Piezoelektrična keramika je materijal za izradu sonara. Emituje ultrazvučne talase, koji se reflektuju nazad kada naiđe na podmornice. Nakon prijema i obrade, može se izmjeriti azimut i udaljenost neprijateljskih podmornica. Ovo je nezamjenjiva primjena nacionalne odbrambene tehnologije, a njen razvoj leži u povećanju snage odašiljanja i poboljšanju osjetljivosti prijema, tako da se udaljenost detekcije može u potpunosti poboljšati.
(4) Piezoelektrični sistem za prigušivanje vibracija
Piezoelektrični sistemi za smanjenje vibracija mogu se podijeliti na pasivno smanjenje vibracija i aktivno smanjenje vibracija. Pasivno smanjenje vibracija je priprema sloja otpornog filma na površini piezoelektrične keramike, piezoelektrična keramika pretvara vibracije ili buku u električnu energiju, struja se pretvara u toplotnu energiju kroz otporni film, a toplotna energija se izvozi kroz toplotni provodnik u igraju ulogu smanjenja vibracija i buke; Aktivna redukcija vibracija je spajanje piezoelektrične keramike na objektu koji treba smanjiti vibracije, pretvaranje valnog oblika vibracije u odgovarajući naponski signal i izvođenje reverzne vibracije kroz podešavanje faze i pojačanje na pretvaraču spojenom na vibrirajući element, čime se potiskuju vibracije kako bi se postigla svrhu smanjenja vibracija. Trenutno nema mnogo aplikacija ovog tipa, a većina ih je još u eksperimentalnoj fazi, kao što su sistemi za smanjenje kompjuterske buke i smanjenje vibracija koje zahtevaju neki vojni uređaji itd., i imaće dobre tržišne izglede.
(5) Piezoelektrični aktuator
Piezoelektrični keramički pokretački elementi dijele se na monolitni tip bočnog širenja, tip savijanja, debljinski laminirani tip, bočni laminirani tip, tip cijevi, tip činele, itd. Oni se široko koriste u svemiru, common rail injektorima, brzim inteligentnim ventilima, nanometarskom pozicioniranju , mikromašinska obrada, laserski žiroskop za kompenzaciju mikro-pomeranja, kontrola deformacije deformabilnog ogledala, hard disk (pozicioniranje magnetne glave), optički instrument (podešavanje optičke ose, podešavanje fokusa), piezoelektrična pumpa, sistem za pletenje, blind čitač, itd. aktuatori su tehnički teški, a trenutno ih samo nekoliko kompanija u svijetu može napraviti. Kina ima spor početak. Trenutno, kompjuterske mašine za pletenje od žakarda primenjuju piezoelektrične aktuatore u velikim količinama. , Pante Electric Ceramics je postao jedan od proizvođača koji može proizvesti cijeli niz piezoelektričnih aktuatora, a domaća primjena se postepeno formira, a očekuje se da će u budućnosti formirati veće tržište.
(6) Piezoelektrično prikupljanje energije
Piezoelektrične ćebad (Japan je koristio piezoelektrične ćebad za napajanje znakova podzemne željeznice), piezoelektrične cipele (postavite piezoelektrične uređaje za prikupljanje energije na potplate cipela za generiranje električne energije prilikom hodanja, što se može koristiti za punjenje baterije i grijanje tijela cipele, itd.), Proizvodnja mišićne energije (napajanje za elektronske uređaje ugrađene u tijelo), hibridno i potpuno prikupljanje energije vibracija električnog vozila (koje ne samo da može poboljšati učinak smanjenja vibracija, već i produžiti uštedu energije unosom prikupljene električne energije u bateriju) , proizvodnja energije okeanskih valova itd. Piezoelektrični keramički sakupljač energije se koristi kao stalni izvor energije za bioelektronske uređaje. Ovaj projekat je prijavljen, a domaće istraživačke institucije su počele da ga proučavaju, što će pacijente sa ugrađenim električnim uređajima spasiti od bola promene baterija; povrat energije vibracija automobila je također. Postat će neizostavan dio potpuno električnih i hibridnih vozila; moja zemlja ima dugu obalu, a proizvodnja energije talasa će takođe postati najčistiji i najjeftiniji novi izvor energije.
(7) Piezoelektrični frekventni uređaj
Za generiranje i obradu frekvencijskih signala koriste se rezonatori, filteri, trapovi itd., izrađeni od rezonantnih karakteristika piezoelektrične keramike. Uobičajeni uređaji za obradu frekvencije, kao što su filteri, brzo opadaju, tako da je njihovo tržište u fazi brzog smanjenja.
(8) Piezoelektrični transformator
Piezoelektrični transformatori se uglavnom koriste za napajanje male struje, visokog napona. Glavni predmet primjene prvobitnog istraživanja i razvoja bilo je napajanje pozadinskim osvjetljenjem displeja s tekućim kristalima kao što su prijenosni računari, ali sada većina njih koristi LED pozadinsko osvjetljenje i više im nisu potrebna visokonaponska i niskostrujna napajanja, tako da sada samo koriste se neke male električne palice i generatori negativnih jona. veliko tržište aplikacija.
(9) Piezoelektrični detonacijski element za paljenje
Oklopni projektil koji je ispalio protutenkovski top odmah bi eksplodirao u kontaktu s tenom, razbijajući tenk. To je zato što je bojeva glava opremljena piezoelektričnom keramikom, koja može pretvoriti snažnu mehaničku silu kada se sudare u trenutni visoki napon i eksplodirati iskru da detonira eksploziv. Sada su plinski štednjaci i upaljači također napravljeni od piezoelektrične keramike. Sve dok prstom pritisnete dugme za paljenje, piezoelektrična keramika na upaljaču može generisati visok napon, stvarati električne varnice i zapaliti gas, i može se koristiti dugo vremena. Stoga, piezoelektrični upaljači nisu samo jednostavni za korištenje, sigurni i pouzdani, već imaju i dug vijek trajanja. Na primjer, upaljač napravljen od piezoelektrične keramike od olovo-titanata može se koristiti više od milion puta. Trenutno ne postoji bolji alternativni proizvod za detonirajuće komponente za paljenje, a tržište primjene u stalnom je porastu.
