Caracteristicile ceramicii piezoelectrice și efectul piezoelectric
Ceramică care are un efect GG; efect piezoelectric GG; pe traductoarele cu ultrasunete se numesc ceramice piezoelectrice. Ceramica piezoelectrică se formează de obicei prin reacții chimice între mai mulți compuși oxidanți sau compuși ai acidului carbonic în timpul procesului de sinterizare. Procesul de fabricație este similar cu cel al ceramicii electronice obișnuite.
Ceramica piezoelectrică este alegerea preferată pentru fabricarea traductoarelor cu ultrasunete datorită rezistenței lor fizice ridicate, inertității chimice și costurilor de fabricație relativ ieftine. Ceramica piezoelectrică poate fi utilizată pentru a realiza articole precum traductoare cu ultrasunete, condensatori ceramici, senzori și actuatori.
Caracteristicile ceramicii piezoelectrice
Ceramica piezoelectrică este un material piezoelectric creat de om. Materialele piezoelectrice sunt materiale care pot genera electricitate din cauza stresului mecanic. Când se aplică o tensiune, materialul piezoelectric se deformează. Toate materialele piezoelectrice sunt neconductoare pentru a produce un efect piezoelectric și funcționează.
Ceramica piezoelectrică generează o tensiune corespunzătoare solicitării mecanice aplicate. De obicei folosit ca secerător de energie, aprindător de gaz și senzor pentru a detecta presiunea, accelerația și viteza unghiulară.
Ceramica piezoelectrică generează deplasare corespunzătoare tensiunii aplicate. Acest lucru este utilizat în mod obișnuit pentru aplicații de acționare liniară, cum ar fi injectoare piezoelectrice, sisteme de nano-poziționare și anti-vibrații. În comparație cu actuatoarele electronice și hidraulice, ceramica piezoelectrică are avantajele unui răspuns rapid, a unei presiuni ridicate și a unei rezonanțe precise de funcționare.
Ceramica piezoelectrică are vibrații naturale în ceea ce privește forma și dimensiunea. Când se aplică un câmp electric cu o anumită frecvență (numită frecvență de rezonanță), ceramica piezoelectrică va vibra cu o amplitudine mare, arătând astfel curentul maxim. Această caracteristică este utilizată în vibratoarele cu ultrasunete, cum ar fi mașinile de spălat, umidificatoarele, sonarul, filtrele de semnal electric și motoarele cu ultrasunete.
Materiale ceramice piezoelectrice
Materiale precum titanatul de bariu, titanatul de zirconat de plumb și niobatul de litiu sunt principalele materii prime pentru fabricarea ceramicii piezoelectrice. Sunt unele materiale sintetice și s-a dovedit că au o capacitate mai mare de generare a energiei decât majoritatea materialelor naturale. Titanatul de zirconat de plumb (PZT) este cea mai comună materie primă pentru fabricarea ceramicii piezoelectrice. Este fabricat și produs din două elemente chimice (la temperaturi ridicate), plumb și zirconiu.
Foaie ceramică piezoelectrică pentru traductor
Ceramica PZT are o sensibilitate mai mare și o temperatură de lucru mai mare decât alte ceramice piezoelectrice. Caracteristica distinctivă a PZT este piezoelectricitatea sa mare. PZT are o structură cristalină de tip perovskit, care este potrivită pentru realizarea piezoelectricității mari. În plus, funcțiile pot fi îmbunătățite prin optimizarea componentelor.
Efect piezoelectric
Cristalele neregulate se adună împreună ca materiale piezoelectrice. Structura acestor cristale nu este simetrică, dar există încă într-un echilibru electric neutru. Cu toate acestea, odată ce presiunea mecanică este aplicată acestor cristale piezoelectrice, structura lor va fi deformată și atomii vor fi împinși pentru a produce cristale care pot conduce curentul. Dacă utilizați același cristal piezoelectric și îi aplicați un curent electric, cristalul se va extinde și se va contracta, transformând astfel energia electrică în energie mecanică.
Ceramica piezoelectrică este un material piezoelectric și are" efect piezoelectric" pe care o au de obicei materialele piezoelectrice. Efectul piezoelectric este cauzat de interacțiunea electromecanică liniară dintre starea mecanică și starea electrică din materialul de cristal. Efectul piezoelectric este împărțit în efect piezoelectric direct și efect piezoelectric invers. Efectul piezoelectric este reversibil. Când o mică forță externă acționează asupra ei, poate transforma energia mecanică în energie electrică. Odată ce se aplică o tensiune alternativă între grupurile de foi ceramice piezoelectrice, energia electrică va fi inversată în energie mecanică.
Efect piezoelectric direct
Efectul piezoelectric direct este cauzat de stresul direct asupra materialului. Acest lucru se întâmplă atunci când două plăci metalice sunt de obicei utilizate pentru a aplica presiune pe o bucată de material piezoelectric (cum ar fi un cristal sau o ceramică). Pur și simplu plasând cristalul piezoelectric între două plăci metalice, în acest moment, materialul este în echilibru perfect și nu conduce curent. Odată ce placa metalică aplică presiune mecanică materialului, atunci când cristalul este deranjat de presiune sau de alte solicitări, dezechilibrul de încărcare va produce o diferență. Sarcinile negative și pozitive excesive apar pe părțile opuse ale suprafeței cristalului. Placa metalică colectează aceste sarcini, care pot fi utilizate pentru a genera tensiune și a trimite curent prin circuit. Acest proces este un efect piezoelectric direct.
Efect piezoelectric invers
Un cristal piezoelectric este plasat între cele două plăci metalice, iar structura cristalului este în echilibru perfect, fără nicio modificare. Odată ce energia electrică este aplicată cristalului, structura cristalului este contractată și extinsă. Pe măsură ce structura cristalină se extinde și se contractă, convertește energia electrică primită și eliberează energie mecanică sub formă de unde sonore. Curentul forțează atomii din material să vibreze înainte și înapoi. Acest proces se numește efect piezoelectric invers. Efectul piezoelectric invers ajută la dezvoltarea dispozitivelor care generează unde sonore, cum ar fi difuzoarele și sonerii.
Ca element de bază al traductorului cu ultrasunete, ceramica piezoelectrică a PZT-8 are un factor de calitate Qm mai mare, o temperatură de lucru sigură mai mare (temperatura Curie) și o pierdere dielectrică mai mică (tan (). Acest lucru garantează, de asemenea, eficiența și stabilitatea ridicată a conversiei electromecanice.
