Aplicación de cerámica piezoeléctrica en los nuevos campos (1)

Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2019-09-16 Origen:Sitio

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Dado que los Hermanos Curie descubrieron el efecto piezoeléctrico de Tourmaline en 1880, la historia de la cerámica de piezoelectrics comenzó desde Cuarzo y Batio3, las cerámicas han desempeñado un papel importante en la historia de piezoelectrics. Sin embargo, después del descubrimiento de la cerámica piezoeléctrica PZT, la velocidad de aplicar la cerámica piezoeléctrica se ha acelerado enormemente, y la aplicación de cerámicas piezoeléctricas ha tomado una nueva situación.

Las cerámicas piezoeléctricas son materiales de cerámica funcional que convierten la energía mecánica y la energía eléctrica entre sí y tienen un efecto piezoeléctrico. El llamado efecto piezoeléctrico se refiere al fenómeno que la polarización (o el campo eléctrico) se induce por el estrés o la tensión (o la cepa) se induce por el campo eléctrico. El primero es un efecto piezoeléctrico positivo y este último es un efecto piezoeléctrico negativo. Efecto eléctrico. Hasta ahora, este efecto piezoeléctrico deTransductor de tubo piezoeléctricoSe ha aplicado a muchos campos estrechamente relacionados con la vida de las personas, incluida la vida industrial, militar, médica y diaria. Se puede ver que la investigación de cerámica piezoeléctrica es de gran importancia. Con la llegada de nuevos procesos y nuevos materiales, las cerámicas piezoeléctricas están cambiando con cada día que pasa. Este documento describe algunas nuevas aplicaciones de cerámica piezoeléctrica. Amplia aplicación de cerámicas piezoeléctricas son ampliamente utilizadas. En general, se puede dividir en control de frecuencia, detección de transductores y dispositivos optoelectrónicos. Los dispositivos de control de frecuencia de cerámica piezoeléctricos incluyen filtros, resonadores y líneas de retardo. Estos dispositivos se utilizan en los circuitos del Rastreador, el microcomputador y el retardo de TV de color. Las láminas de cerámica piezoeléctricas (vibradores piezoeléctricos) generan vibraciones mecánicas a una cierta frecuencia bajo la acción de un voltaje alterno externo. En general, la amplitud de dicha vibración es pequeña, pero cuando la frecuencia del voltaje aplicado es la misma que la frecuencia de vibración mecánica natural del vibrador piezoeléctrico, se causa la resonancia, y la amplitud aumenta considerablemente. En este momento, el campo eléctrico alterno genera una tensión por el efecto piezoeléctrico inverso, y la cepa genera una corriente por el efecto piezoeléctrico positivo.

Los dispositivos piezoeléctricos son ampliamente utilizados no solo en productos industriales y civiles, sino también en aplicaciones militares. Por ejemplo,Transductor de cerámica piezoSe han utilizado para la ignición durante mucho tiempo. En 1969, China utilizaron materiales piezoeléctricos en fusibles piezoeléctricos, equipados con nuevos 40 cohetes, y comenzó la producción en masa. La producción máxima anual superó los 3 millones de piezas, y la producción acumulativa en 103 años fue de más de 20 millones de piezas. Hay casi 103 variedades, utilizadas principalmente en proyectiles de piercing de armaduras. Otras áreas importantes, como el radar, las comunicaciones militares y los equipos de navegación, requieren una gran cantidad de filtros piezocerámicos y filtros de sierra piezoeléctricos. A medida que la empresa de EE. UU. Empresa de Evaluación de Tecnología y Mercado recientemente se señaló en el informe Tamar, los filtros piezoeléctricos son un componente básico que la gente presta poca atención, pero es importante sin ellos. Los equipos modernos de comunicaciones, navegación y defensa no funcionarán. Este papel esencial del filtro piezoeléctrico ha formado un enorme mercado, y su aplicación continúa expandiéndose. Tome mi caso como ejemplo. Desarrolló y produjo muchos tipos de filtros de cerámica piezoeléctricos, filtros de sierra piezoeléctricos, líneas de retardo de sierra y vibradores durante muchos años; Desarrolló y produjo varios tipos de acelerómetros piezoeléctricos, gyros piezoeléctricos y inclinómetros eléctricos de presión, etc., que se han utilizado ampliamente en aplicaciones militares y civiles.

2 nuevos dispositivos y nuevas aplicaciones.

Los nuevos actuadores piezoeléctricos con altos desplazamientos se han utilizado cada vez más desde la invención de los actuadores piezoeléctricos, especialmente los actuadores piezoeléctricos de múltiples capas, especialmente en el posicionamiento de precisión. Los actuadores piezoeléctricos multicapa se han utilizado ampliamente en países extranjeros en sistemas de inyección de combustible y sistemas de suspensión. Es bien sabido que las técnicas para cambiar de cerámica piezoeléctrica o piezocerámica electrostrictiva incluyen una estructura compuesta de tensión en la sangre de flexión, una sola oblea y una estructura dual de obleas. Sin embargo, cada una de estas tecnologías tiene limitaciones correspondientes en términos de tamaño, masa, desplazamiento máximo y capacidad de carga de carga. Se ha desarrollado un nuevo actuador de cerámica de una sola pieza que logra un desplazamiento axial muy alto (1000 μm) y puede soportar presiones moderadas de aproximadamente 0,6 MPa). La estructura única de este accionador cerámico, llamado \"rojo \" (compuesto por una capa reductora y una capa de óxido de desplazamiento interno), le da una característica de tensión de estrés que es más ancha que otros rangos estructurales. La estructura \"Lluvia \" se puede hacer mediante la sinterización de la atmósfera y la cerámica de presión en caliente, especialmente la cerámica piezoeléctrica y electrocrictiva de PLZT. Por ejemplo, 2/53/47 (LA / ZR / TI). 5.5 / 56/44, 8 6/65/35 y 8/70/30. Aydin Dogan y otros en el Centro Internacional del Actuador y Transductor de la Universidad de Pennsylvania, han desarrollado actuadores de mármol y domo. El accionador de la cúpula consiste en un elemento cerámico piezoeléctrico cilíndrico emparedado entre dos tapas metálicas frustoconicas, que exhibe un desplazamiento de 40 veces el de un componente cerámico del mismo tamaño y un coeficiente de carga piezoeléctrica efectiva. Alrededor de 40 veces la de PZT en sí.

Los usos típicos para estos nuevos actuadores de cerámica incluyen actuadores lineales, bombas de reciprocidad y cavidad, interruptores, altavoces, medidores de presión, vibradores, chorros de agua y receptores, deflectores ópticos, relés, dispositivos de reducción de ruido y vibraciones de resta. En particular, los actuadores de mármol y domo tienen un gran potencial en la industria automotriz, se pueden usar como sensores y componentes de amortiguador, elementos de cambio de válvulas. El actuador de mármol se utiliza en las aplicaciones donde el tamaño es pequeño y la respuesta es rápida. Se ha utilizado con éxito en los escáneres ópticos. Accionamiento de almacenamiento de memoria de alta densidad. Otro posible uso de un actuador tipo de cuentas, como una unidad CDROM y una unidad de almacenamiento de memoria óptica magnética, es su posicionamiento preciso para el transporte. Los actuadores de mármol y domo también se pueden usar en hidrófonos, acelerómetros y transductores aeroacústicos. Características para diferentes tipos de actuadores de cerámica piezo. Los actuadores cerámicos piezoeléctricos y electrocrostrictivos se pueden dividir en dispositivos de desplazamiento rígidos y dispositivos de desplazamiento resonantes. El dispositivo de desplazamiento resonante es una cepa alterna generada por una excitación del campo eléctrico de CA a una frecuencia resonante mecánica, tal como un motor ultrasónico piezoeléctrico. Para reemplazar el motor electromagnético ordinario. Los investigadores han hecho muchos esfuerzos para desarrollar motores ultrasónicos de alta potencia. Los motores ultrasónicos se caracterizan por \"baja velocidad y alto torque \", que se encuentra en contraste directo con la alta velocidad y el par pequeño de los motores electromagnéticos.

El motor ultrasónico actualmente bajo el desarrollo tiene un tipo de onda permanente y un tipo de onda de la onda de onda de transmisión, que también se denomina tipo de acoplador de vibración. El miembro vibrante está acoplado al accionador piezoeléctrico para producir un movimiento elíptico horizontal desde el final. En general, el tipo de onda permanente tiene alta eficiencia, pero hay una falta de problemas de control de dirección de reloj positivo y negativo. Ahora, se ha desarrollado un motor ultrasónico lineal que combina múltiples capas de actuadores piezoeléctricos y patas metálicas en forma de horquilla. Dado que la frecuencia de resonancia mecánica entre las dos patas es ligeramente diferente, las dos patas se pueden controlar cambiando la frecuencia de conducción. La diferencia de fase entre las vibraciones de flexión. Su movimiento deslizante es similar al uso del caballo de las patas delanteras y traseras. Cuando se acciona con un voltaje de 6 V de 98 kHz, el motor de prueba con un tamaño de 20 mm x 20 mm × 5 mm tiene una velocidad máxima de 20 m / s, una tracción máxima de 2 N y una eficiencia máxima del 20%. (Potencia accionada de 0.7 W). Este motor se ha utilizado en plataformas X-Y de precisión.

El modo de transmisión (tipo de onda de superficie) combina dos tipos de ondas de pie con dos tipos de diferencias de fase de 90 ° en tiempo y espacio, y tiene la ventaja de que las direcciones de rotación hacia adelante y hacia atrás son controlables. Por medio de la fuerza elástica de transmisión generada por elPlacas de cerámica piezoeléctrica, el control deslizante anular que está en contacto con la superficie de onda elástica adherida al cuerpo piezoeléctrico se acciona de dos direcciones al cambiar las entradas de voltaje seno y de coseno. Otra ventaja es que la estructura es muy delgada, lo que lo hace adecuado para su uso como dispositivo automático en una cámara. La serie de cámaras de Canon \"EOS \" 80 ha sido equipada con un mecanismo de motor ultrasónico.