Pjezoelektrinės keramikos pramoninis pritaikymas
Pjezoelektrinė keramika yra naujos aukštųjų technologijų neorganinės nemetalinės funkcinės medžiagos. Nuolat atliekant nuodugnius medžiagų ir procesų tyrimus ir tobulinimą, pjezoelektrinės keramikos technologijos taikymas tampa vis platesnis. Pjezoelektrinės medžiagos buvo plačiai naudojamos jutiklių, pavarų, keitiklių, neardomųjų bandymų ir ryšių technologijų srityse kaip mechaninės, elektros, garsui, šviesai ir šilumai jautrios medžiagos. Tobulėjant aukštosioms technologijoms, pjezoelektrinės keramikos pritaikymas taps vis platesnis.
Pagrindinė medžiaga yra pagrindinis veiksnys, lemiantis gaminio veikimą. Šiuo metu pjezoelektrinės keraminės medžiagos, pasižyminčios aukšta temperatūra, atsparumu aukštam slėgiui, dideliu jautrumu ir mažais nuostoliais, yra pripažintos pasaulinės pramonės tyrimų ir plėtros kryptys. Nors yra daug bešvinių pjezoelektrinių keraminių medžiagų tyrimų, jie dar nepasiekė praktinio lygio. lygiu ir per trumpą laiką negali pakeisti esamos švino turinčios pjezoelektrinės keramikos.
Mobiliojo interneto eros atėjimas ir mažų bei itin plonų galinių įrenginių, didelio patikimumo ir mažo energijos suvartojimo paklausos atsiradimas suteikė gerą galimybę pritaikyti ir plėtoti pjezoelektrinius keramikos gaminius. Ypač iš laminuotų gaminių galima pagaminti pjezoelektrinius imtuvus, garsiakalbius, mobiliųjų telefonų galinio korpuso garso sistemas, ekrano vibracijos garso sistemas, MEMS mikrofonus, pjezoelektrinius aukšto dažnio kompensavimo keitiklius ir kt. Tradiciniai gaminiai yra geriausias pasirinkimas mobiliojo ryšio terminalams. Plonesni gaminiai yra ateities tendencija.
Pjezoelektriniai keraminiai prietaisai yra ne tik plačiai naudojami pramoniniuose ir civiliniuose gaminiuose, bet ir daug pritaikomi kariuomenėje. Pavyzdžiui, iš pjezoelektrinės keramikos gaminami povandeniniai akustiniai keitikliai, kuriuos galima panaudoti kaip ryškių „akių“ porą branduoliniams povandeniniams laivams, kurie gali sklandžiai vykdyti povandeninę navigaciją, ryšį, priešo laivų žvalgybą, priešo minų valymą. Pjezoelektriniai degikliai gali tiksliai uždegti ir susprogdinti šarvus pradurtas bombas ir kitus mirtinus ginklus; pjezoelektrinės mikro poslinkio pavaros yra nepakeičiamas pagrindinis tikslios padėties nustatymo sistemų komponentas; pjezoelektriniai giroskopai, pagaminti iš pjezoelektrinės keramikos, yra nepamainomi kosminėje erdvėje. Dingęs „vairininkas“ ir pan.
Pjezoelektrinė keramika naudojama įvairiems tikslams. Kai kurios pagrindinės programos yra išvardytos žemiau:
(1) Elektroakustinis keitiklis
Elektroakustiniai keitikliai daugiausia naudojami įvairiuose signalizacijos įrenginiuose, kaulų laidumo mikrofonuose, imtuvuose, pjezoelektriniuose garsiakalbiuose ir kt.
Signalizaciją galima naudoti visų rūšių buitinės technikos signalizacijai, dūmų signalizacijai, automobilių įsilaužimo signalizacijai, priešgaisrinei apsaugai, asmens saugos signalizacijai ir kt. Kaulų laidumo mikrofonas paverčia ausų kaulų vibracijos balso signalą į elektrinius signalus, todėl konvertuoti balso signalą į elektrinį signalą. Naujos kartos antitriukšmo siųstuvai, perduodami į priėmimo galą, tokias Bluetooth ausines šiuo metu galima įsigyti Japonijoje; pjezoelektriniai imtuvai ir garsiakalbiai pasižymi itin plonu ir mažu energijos suvartojimu.
Elektroakustiniai keitikliai, naudojami bendruosiuose signalizacijos įrenginiuose, dar nepakeitė gaminių ir vis dar turi didelę rinką, o aukšto garso slėgio aliarmai specialiose aplinkose turės didesnį pavojaus signalų padidėjimą; Tobulėjant energijos suvartojimui, pjezoelektriniai imtuvai ir garsiakalbiai taps geriausiu nešiojamųjų terminalų pasirinkimu ir turės geras rinkos perspektyvas.
(2) Ultragarsinis keitiklis
Ultragarsiniai keitikliai tinka ultragarsiniams varikliams, ultragarsiniam purškimui, sonarui, ultragarsiniam valymui, ultragarsiniam suvirinimui, ultragarsiniam grožiui, ultragarsiniam apdorojimui, ultragarsiniam auginimui, telemetrijai ir nuotoliniam valdymui, eismo stebėjimui, nuotolio nustatymui, nuotėkio aptikimui, srauto ir šilumos aptikimui, robotizuoto vaizdo gavimui Informacijos rinkimas ir kt.
Šiuo metu nėra alternatyvių ultragarsinių keitiklių gaminių, o jų pritaikymo rinka nuolat vystosi. Visų pirma, šiauriniame šildyme bus įdiegta apskaita ir įkrovimas, todėl šilumos jutiklis turės didelę rinką.
(3) Povandeninis akustinis keitiklis
Jūrų mūšiuose sunkiausia susidoroti su povandeniniais laivais, kurie ilgam gali panirti į jūrą ir nesąmoningai pulti uostus bei laivus, sukeldami priešui didelį galvos skausmą. Kaip rasti priešo povandeninius laivus? Jūs negalite pasikliauti savo akimis ir negalite naudoti radaro, nes elektromagnetinės bangos smarkiai susilpnėja jūros vandenyje ir negali efektyviai perduoti signalų. Povandeninių laivų aptikimas priklauso nuo sonaro - povandeninių ausų. Pjezoelektrinė keramika yra medžiaga sonarui gaminti. Jis skleidžia ultragarso bangas, kurios atsispindi atgal susidūrus su povandeniniais laivais. Gavus ir apdorojus, galima išmatuoti priešo povandeninių laivų azimutą ir atstumą. Tai yra būtinas krašto apsaugos technologijos pritaikymas, o jo plėtra yra didinant perdavimo galią ir gerinant priėmimo jautrumą, kad būtų galima visiškai pagerinti aptikimo atstumą.
(4) Pjezoelektrinė vibracijos slopinimo sistema
Pjezoelektrines vibracijų mažinimo sistemas galima suskirstyti į pasyvią vibracijų mažinimą ir aktyvią vibracijų mažinimą. Pasyvus vibracijos mažinimas – tai atsparios plėvelės sluoksnio paruošimas ant pjezoelektrinės keramikos paviršiaus, pjezoelektrinė keramika vibraciją ar triukšmą paverčia elektros energija, srovė per varžos plėvelę paverčiama šilumos energija, o šilumos energija per šilumos laidininką eksportuojama į atlikti vibracijos mažinimo ir triukšmo mažinimo vaidmenį; Aktyvus vibracijos mažinimas yra sujungti pjezoelektrinę keramiką ant objekto, kurio vibracija turi būti sumažinta, paversti jo vibracijos bangos formą atitinkamu įtampos signalu ir atlikti atvirkštinę vibraciją per fazės reguliavimą ir stiprinimą keitikliui, sujungtam su vibruojančiu elementu, taip slopinant vibraciją, kad būtų pasiekta. vibracijos mažinimo tikslas. Šiuo metu tokio tipo pritaikymų nėra daug, o dauguma jų vis dar yra eksperimentinėje stadijoje, pavyzdžiui, kai kuriems kariniams įrenginiams reikalingos kompiuterinio triukšmo ir vibracijos mažinimo sistemos ir pan., ir turės geras rinkos perspektyvas.
(5) Pjezoelektrinė pavara
Pjezoelektriniai keraminiai pavaros elementai skirstomi į monolitinį šoninio išsiplėtimo tipą, lenkimo tipą, storio laminuotą tipą, šoninį laminuotą tipą, vamzdžio tipą, cimbolinį tipą ir kt. , mikroapdirbimas, lazerinis giroskopas, mikro poslinkio kompensavimo sistema, deformuojamo veidrodžio deformacijų valdymas, standusis diskas (magnetinės galvutės padėties nustatymas), optinis instrumentas (optinės ašies reguliavimas, židinio reguliavimas), pjezoelektrinis siurblys, mezgimo žakardo sistema, aklųjų skaitytuvas ir kt. Pjezoelektrinis pavaros yra techniškai sudėtingos, ir šiuo metu tik kelios įmonės pasaulyje gali tai padaryti. Kinija pradeda lėtai. Šiuo metu kompiuterinėse žakardo mezgimo mašinose pjezoelektrinės pavaros naudojamos dideliais kiekiais. „Pante Electric Ceramics“ tapo vienu iš gamintojų, galinčių gaminti visą pjezoelektrinių pavarų asortimentą, o vidaus pritaikymas pamažu formuojasi, ir tikimasi, kad ateityje ji sudarys didesnę rinką.
(6) Pjezoelektrinės energijos surinkimas
Pjezoelektrinės antklodės (Japonija pjezoelektrines antklodes naudojo metro ženklams maitinti), pjezoelektriniai batai (ant batų padų pastatykite pjezoelektrinius energijos surinkimo įtaisus, kurie vaikščiojant generuotų elektrą, kuriuos galima naudoti baterijų įkrovimui ir batų korpuso šildymui ir kt.), Raumenų energijos generavimas (maitinimas elektroniniams įrenginiams, implantuojamiems į kūną), hibridinio ir pilno elektromobilio vibracijos energijos surinkimas (kuris gali ne tik pagerinti vibracijos mažinimo efektą, bet ir prailginti energijos taupymą tiekiant surinktą elektros energiją į akumuliatorių) , vandenyno bangų energijos generavimas ir kt. Pjezoelektrinis keraminis energijos kombainas naudojamas kaip nuolatinis bioelektronikos prietaisų maitinimo šaltinis. Apie šį projektą pranešta, o šalies mokslo institucijos pradėjo jį tirti, o tai išgelbės pacientus su implantuotais elektros prietaisais nuo skausmo keičiant baterijas; automobilių vibracijos energijos atgavimas taip pat taps nepakeičiama visiškai elektrinių ir hibridinių transporto priemonių dalimi; mano šalis turi ilgą pakrantę, o bangų energijos gamyba taip pat taps švariausiu ir pigiausiu nauju energijos šaltiniu.
(7) Pjezoelektrinio dažnio įtaisas
Rezonatoriai, filtrai, gaudyklės ir kt., pagaminti iš pjezoelektrinės keramikos rezonansinių charakteristikų, naudojami dažniniams signalams generuoti ir apdoroti. Dažniausiai naudojami dažnio apdorojimo įrenginiai, tokie kaip filtrai, sparčiai mažėja, todėl jų rinka sparčiai traukiasi.
(8) Pjezoelektrinis transformatorius
Pjezoelektriniai transformatoriai daugiausia naudojami mažos srovės, aukštos įtampos maitinimo šaltiniams. Pagrindinis pradinių tyrimų ir plėtros taikymo objektas buvo skystųjų kristalų ekranų, tokių kaip nešiojamieji kompiuteriai, foninio apšvietimo maitinimo šaltinis, tačiau dabar dauguma jų naudoja LED foninį apšvietimą ir jiems nebereikia aukštos įtampos ir silpnos srovės maitinimo šaltinių, todėl dabar tik naudojamos kai kurios mažos elektrinės lazdelės ir neigiamų jonų generatoriai. didelė aplikacijų rinka.
(9) Pjezoelektrinis detonacijos uždegimo elementas
Prieštankinio pabūklo paleistas šarvus pradurtas sviedinys, susilietus su tanku, iškart sprogtų ir sudaužytų tanką. Taip yra todėl, kad kovinėje galvutėje sumontuota pjezoelektrinė keramika, kuri susidūrus stiprią mechaninę jėgą gali paversti momentine aukšta įtampa ir susprogdinti kibirkštį, kad susprogdinti sprogmenį. Dabar dujinės viryklės ir žiebtuvėliai taip pat gaminami iš pjezoelektrinės keramikos. Kol spaudžiate uždegimo mygtuką pirštu, pjezoelektrinė keramika ant žiebtuvėlio gali generuoti aukštą įtampą, formuoti elektros kibirkštis ir uždegti dujas, todėl gali būti naudojama ilgą laiką. Todėl pjezoelektriniai žiebtuvėliai yra ne tik lengvai naudojami, saugūs ir patikimi, bet ir ilgai tarnauja. Pavyzdžiui, žiebtuvėlis iš švino titanato pjezoelektrinės keramikos gali būti naudojamas daugiau nei 1 mln. Šiuo metu nėra geresnio alternatyvaus gaminio, skirto detonuoti uždegimo komponentus, o pritaikymo rinka nuolat auga.
