Egenskaperna hos piezoelektrisk keramik och piezoelektrisk effekt
Keramik som har en" piezoelektrisk effekt" på ultraljudsgivare kallas piezoelektrisk keramik. Piezoelektrisk keramik bildas vanligtvis genom kemiska reaktioner mellan flera oxiderande föreningar eller kolsyraföreningar under sintringsprocessen. Tillverkningsprocessen liknar den för vanlig elektronisk keramik.
Piezoelektrisk keramik är det föredragna valet för tillverkning av ultraljudsgivare på grund av deras höga fysiska hållfasthet, kemiska tröghet och relativt låga tillverkningskostnader. Piezoelektrisk keramik kan användas för att tillverka föremål som ultraljudsgivare, keramiska kondensatorer, sensorer och ställdon.
Egenskaper för piezoelektrisk keramik
Piezoelektrisk keramik är konstgjorda piezoelektriska material. Piezoelektriska material är material som kan generera elektricitet på grund av mekanisk belastning. När en spänning appliceras deformeras det piezoelektriska materialet. Alla piezoelektriska material är icke-ledande för att producera en piezoelektrisk effekt och arbete.
Piezoelektrisk keramik genererar en spänning som motsvarar den applicerade mekaniska spänningen. Används vanligtvis som energiskördare, gaständare och sensor för att detektera tryck, acceleration och vinkelhastighet.
Piezoelektrisk keramik genererar förskjutning motsvarande den applicerade spänningen. Detta används ofta för linjära ställdonstillämpningar såsom piezoelektriska injektorer, nanopositionering och vibrationsdämpande system. Jämfört med elektroniska och hydrauliska ställdon har piezoelektrisk keramik fördelarna med snabb respons, högt tryck och exakt driftsresonans.
Piezoelektrisk keramik har naturliga vibrationer när det gäller form och storlek. När ett elektriskt fält med en viss frekvens (kallas resonansfrekvens) appliceras, kommer den piezoelektriska keramiken att vibrera med en stor amplitud, vilket visar maximal ström. Denna funktion används i ultraljudsvibratorer, såsom tvättmaskiner, luftfuktare, ekolod, elektriska signalfilter och ultraljudsmotorer.
Piezoelektriska keramiska material
Material som bariumtitanat, blyzirkonattitanat och litiumniobat är de viktigaste råvarorna för tillverkning av piezoelektrisk keramik. De är några syntetiska material och har visat sig ha större kraftproduktionskapacitet än de flesta naturliga material. Blyzirkonattitanat (PZT) är det vanligaste råmaterialet för tillverkning av piezoelektrisk keramik. Den är tillverkad och tillverkad av två kemiska element (vid höga temperaturer), bly och zirkonium.
Piezoelektrisk keramikplåt för givare
PZT-keramik har högre känslighet och högre arbetstemperatur än annan piezoelektrisk keramik. Det utmärkande med PZT är dess stora piezoelektricitet. PZT har en perovskit-typ kristallstruktur, som är lämplig för att förverkliga stor piezoelektricitet. Dessutom kan funktioner förbättras genom komponentoptimering.
Piezoelektrisk effekt
Oregelbundna kristaller samlas ihop som piezoelektriska material. Strukturen hos dessa kristaller är inte symmetrisk, men de finns fortfarande i en elektriskt neutral balans. Men när mekaniskt tryck har applicerats på dessa piezoelektriska kristaller kommer deras struktur att deformeras och atomerna kommer att skjutas för att producera kristaller som kan leda ström. Om du använder samma piezoelektriska kristall och applicerar en elektrisk ström på den kommer kristallen att expandera och dra ihop sig och därigenom omvandla elektrisk energi till mekanisk energi.
Piezoelektrisk keramik är piezoelektriska material och har&", piezoelektrisk effekt GG"; som piezoelektriska material vanligtvis har. Den piezoelektriska effekten orsakas av den linjära elektromekaniska interaktionen mellan det mekaniska tillståndet och det elektriska tillståndet i kristallmaterialet. Den piezoelektriska effekten är uppdelad i direkt piezoelektrisk och omvänd piezoelektrisk effekt. Den piezoelektriska effekten är reversibel. När en liten extern kraft verkar på den kan den förvandla mekanisk energi till elektrisk energi. När en växelspänning väl anbringats mellan de piezoelektriska keramiska arkgrupperna kommer den elektriska energin att omvandlas till mekanisk energi.
Direkt piezoelektrisk effekt
Den direkta piezoelektriska effekten orsakas av direkt belastning på materialet. Detta händer när två metallplattor vanligtvis används för att applicera tryck på en bit piezoelektriskt material (som kristall eller keramik). Att helt enkelt placera den piezoelektriska kristallen mellan två metallplattor, just nu är materialet i perfekt balans och leder inte ström. När metallplattan väl har applicerat mekaniskt tryck på materialet, när kristallen störs av tryck eller andra påkänningar, kommer laddningsobalansen att orsaka skillnad. Överdrivna negativa och positiva laddningar uppträder på motsatta sidor av kristallytan. Metallplattan samlar dessa laddningar, som kan användas för att generera spänning och skicka ström genom kretsen. Denna process är en direkt piezoelektrisk effekt.
Omvänd piezoelektrisk effekt
En piezoelektrisk kristall placeras mellan de två metallplattorna och kristallens struktur är i perfekt balans utan någon förändring. När elektrisk energi väl har applicerats på kristallen kontraheras och expanderas kristallens struktur. När kristallstrukturen expanderar och dras samman omvandlar den den mottagna elektriska energin och frigör mekanisk energi i form av ljudvågor. Strömmen tvingar atomerna i materialet att vibrera fram och tillbaka. Denna process kallas den inversa piezoelektriska effekten. Den omvända piezoelektriska effekten hjälper till att utveckla enheter som genererar ljudvågor, såsom högtalare och surrar.
Som kärnelementet i ultraljudsgivaren har den piezoelektriska keramiken hos PZT-8 en högre kvalitetsfaktor Qm, en högre säker arbetstemperatur (Curie-temperatur) och en lägre dielektrisk förlust (tanδ). Detta garanterar också dess höga elektromekaniska omvandlingseffektivitet och stabilitet.
