Aplikasi industri keramik piezoelektrik
Keramik piezoelektrik adalah bahan fungsional non-logam anorganik baru berteknologi tinggi. Dengan penelitian mendalam yang berkelanjutan dan peningkatan bahan dan proses, penerapan teknologi keramik piezoelektrik menjadi semakin luas. Bahan piezoelektrik telah banyak digunakan di bidang sensor, aktuator, transduser, pengujian non-destruktif dan teknologi komunikasi sebagai bahan mekanik, listrik, suara, cahaya dan panas. Dengan perkembangan teknologi tinggi, penerapan keramik piezoelektrik akan semakin luas.
Bahan dasar merupakan faktor kunci dalam menentukan kinerja produk. Saat ini, bahan keramik piezoelektrik dengan ketahanan suhu tinggi, ketahanan tekanan tinggi, sensitivitas tinggi, dan kerugian rendah adalah arah penelitian dan pengembangan industri global yang diakui. Meskipun telah banyak penelitian tentang bahan keramik piezoelektrik bebas timah, namun belum sampai pada tataran praktis. tingkat, dan tidak dapat menggantikan keramik piezoelektrik yang mengandung timbal yang ada dalam jangka pendek.
Munculnya era Internet seluler dan munculnya permintaan peralatan terminal kecil dan ultra tipis, keandalan tinggi, dan konsumsi daya rendah telah memberikan peluang bagus untuk penerapan dan pengembangan produk keramik piezoelektrik. Terutama produk laminasi dapat dibuat menjadi penerima piezoelektrik, speaker speaker, sistem suara cangkang belakang ponsel, sistem suara getaran layar, mikrofon MEMS, transduser kompensasi frekuensi tinggi piezoelektrik, dll. Produk tradisional adalah pilihan terbaik untuk terminal komunikasi seluler. Produk yang lebih tipis adalah tren masa depan.
Perangkat keramik piezoelektrik tidak hanya banyak digunakan dalam produk industri dan sipil, tetapi juga memiliki banyak aplikasi di militer. Misalnya, keramik piezoelektrik dibuat menjadi transduser akustik bawah air, yang dapat digunakan sebagai sepasang "mata" terang untuk kapal selam nuklir, yang dapat dengan lancar melakukan navigasi bawah air, komunikasi, pengintaian kapal musuh, dan pembersihan ranjau musuh. Fuze piezoelektrik dapat secara akurat menyalakan dan meledakkan bom penembus lapis baja dan senjata mematikan lainnya; aktuator mikro-perpindahan piezoelektrik adalah komponen kunci yang sangat diperlukan dalam sistem pemosisian presisi; giroskop piezoelektrik yang terbuat dari keramik piezoelektrik sangat diperlukan di ruang angkasa. Hilangnya "juru mudi" dan seterusnya.
Keramik piezoelektrik digunakan dalam berbagai aplikasi. Beberapa aplikasi utama tercantum di bawah ini:
(1) Transduser elektroakustik
Transduser elektroakustik terutama digunakan dalam berbagai alarm, mikrofon konduksi tulang, penerima, speaker piezoelektrik, dll.
Alarm dapat digunakan untuk semua jenis alarm alat rumah tangga, alarm asap, alarm pencuri mobil, proteksi kebakaran, alarm keselamatan pribadi, dll. Mikrofon konduksi tulang mengubah sinyal suara dari getaran tulang telinga menjadi sinyal listrik, sehingga untuk mengubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Generasi baru pemancar anti bising yang ditransmisikan ke ujung penerima, headset Bluetooth tersebut saat ini tersedia di Jepang; penerima dan speaker piezoelektrik memiliki karakteristik konsumsi daya yang sangat tipis dan rendah.
Transduser elektroakustik yang digunakan dalam alarm umum belum menggantikan produk, dan masih memiliki pasar yang besar, sedangkan alarm tekanan suara tinggi di lingkungan khusus akan memiliki peningkatan alarm yang lebih besar; Dengan perkembangan konsumsi daya, penerima dan speaker piezoelektrik akan menjadi pilihan terbaik untuk terminal portabel, dan memiliki prospek pasar yang baik.
(2) Transduser ultrasonik
Transduser ultrasonik cocok untuk motor ultrasonik, atomisasi ultrasonik, sonar, pembersihan ultrasonik, pengelasan ultrasonik, kecantikan ultrasonik, pemrosesan ultrasonik, pemuliaan ultrasonik, telemetri dan kendali jarak jauh, pemantauan lalu lintas, mulai, deteksi kebocoran, deteksi aliran dan panas, pencitraan robot Pengumpulan informasi , dll.
Saat ini tidak ada produk alternatif untuk transduser ultrasonik, dan pasar aplikasinya terus berkembang. Secara khusus, pemanasan utara akan menerapkan pengukuran dan pengisian daya, sehingga sensor panas akan memiliki pasar yang besar.
(3) Transduser akustik bawah air
Dalam pertempuran laut, hal yang paling sulit untuk dihadapi adalah kapal selam, yang dapat tenggelam di laut untuk waktu yang lama dan tanpa sadar menyerang pelabuhan dan kapal, menyebabkan sakit kepala yang hebat bagi musuh. Bagaimana menemukan kapal selam musuh? Anda tidak dapat mengandalkan mata Anda, juga tidak dapat menggunakan radar, karena gelombang elektromagnetik akan melemah tajam di air laut dan tidak dapat mengirimkan sinyal secara efektif. Deteksi kapal selam bergantung pada sonar — telinga bawah air. Keramik piezoelektrik adalah bahan untuk membuat sonar. Itu memancarkan gelombang ultrasonik, yang dipantulkan kembali saat menghadapi kapal selam. Setelah diterima dan diproses, azimuth dan jarak kapal selam musuh bisa diukur. Ini adalah penerapan teknologi pertahanan nasional yang sangat diperlukan, dan perkembangannya terletak pada peningkatan daya pancar dan peningkatan sensitivitas penerima, sehingga jarak deteksi dapat ditingkatkan sepenuhnya.
(4) Sistem peredam getaran piezoelektrik
Sistem reduksi getaran piezoelektrik dapat dibagi menjadi reduksi getaran pasif dan reduksi getaran aktif. Pengurangan getaran pasif adalah menyiapkan lapisan film resistansi pada permukaan keramik piezoelektrik, keramik piezoelektrik mengubah getaran atau kebisingan menjadi energi listrik, arus diubah menjadi energi panas melalui film resistansi, dan energi panas diekspor melalui konduktor panas ke memainkan peran pengurangan getaran dan pengurangan kebisingan; Pengurangan getaran aktif adalah untuk menggabungkan keramik piezoelektrik pada objek yang akan dikurangi getarannya, mengubah bentuk gelombang getarannya menjadi sinyal voltase yang sesuai, dan melakukan getaran balik melalui penyesuaian fasa dan amplifikasi ke transduser yang digabungkan ke elemen getar, sehingga Menekan getaran untuk mencapai tujuan pengurangan getaran. Tidak banyak aplikasi jenis ini saat ini, dan sebagian besar masih dalam tahap percobaan, seperti pengurangan kebisingan komputer dan sistem pengurangan getaran yang diperlukan oleh beberapa perangkat militer, dll., Dan akan memiliki prospek pasar yang baik.
(5) Aktuator piezoelektrik
Elemen penggerak keramik piezoelektrik dibagi menjadi tipe ekspansi lateral monolitik, tipe lentur, tipe laminasi ketebalan, tipe laminasi lateral, tipe tabung, tipe simbal, dll. Mereka banyak digunakan di ruang angkasa, injektor rel umum, katup cerdas berkecepatan tinggi, Pemosisian nanometer , mesin mikro, sistem kompensasi pemindahan mikro gyro laser, kontrol deformasi cermin yang dapat diubah bentuknya, hard disk drive (penempatan kepala magnetik), instrumen optik (penyesuaian sumbu optik, penyesuaian fokus), pompa piezoelektrik, sistem jacquard rajut, pembaca buta, dll. Piezoelektrik aktuator secara teknis sulit, dan saat ini hanya beberapa perusahaan di dunia yang dapat melakukannya. Cina memiliki awal yang lambat. Saat ini, mesin rajut jacquard komputer telah menerapkan aktuator piezoelektrik dalam jumlah besar. , Pante Electric Ceramics telah menjadi salah satu produsen yang dapat memproduksi rangkaian lengkap aktuator piezoelektrik, dan aplikasi domestik secara bertahap mulai terbentuk, dan diharapkan dapat membentuk pasar yang lebih besar di masa mendatang.
(6) Pemanenan energi piezoelektrik
Selimut piezoelektrik (Jepang telah menggunakan selimut piezoelektrik untuk menggerakkan rambu kereta bawah tanah), sepatu piezoelektrik (meletakkan perangkat pengumpul energi piezoelektrik di sol sepatu untuk menghasilkan listrik saat berjalan, yang dapat digunakan untuk pengisian baterai dan penghangat tubuh sepatu, dll.), Pembangkit tenaga otot (catu daya untuk perangkat elektronik yang ditanamkan di dalam tubuh), pemanenan energi getaran kendaraan hibrida dan listrik penuh (yang tidak hanya dapat meningkatkan efek pengurangan getaran, tetapi juga memperpanjang penghematan energi dengan memasukkan energi listrik yang terkumpul ke dalam baterai) , pembangkit listrik gelombang laut, dll. Pemanen energi keramik piezoelektrik digunakan sebagai sumber daya permanen untuk perangkat bioelektronik. Proyek ini telah dilaporkan, dan lembaga penelitian dalam negeri telah mulai mempelajarinya, yang akan menyelamatkan pasien dengan perangkat listrik implan dari rasa sakit saat mengganti baterai; pemulihan energi getaran mobil juga akan menjadi bagian tak terpisahkan dari kendaraan serba listrik dan hibrida; negara saya memiliki garis pantai yang panjang, dan pembangkit listrik tenaga ombak juga akan menjadi sumber energi baru yang paling bersih dan berbiaya rendah.
(7) Perangkat frekuensi piezoelektrik
Resonator, filter, perangkap, dll., Terbuat dari karakteristik resonansi keramik piezoelektrik, digunakan untuk menghasilkan dan memproses sinyal frekuensi. Umumnya digunakan, perangkat pemrosesan frekuensi seperti filter menurun dengan cepat, sehingga pasarnya berada dalam tahap menyusut dengan cepat.
(8) Transformator piezoelektrik
Trafo piezoelektrik terutama digunakan untuk arus kecil, catu daya tegangan tinggi. Objek aplikasi utama dari penelitian dan pengembangan asli adalah catu daya lampu latar layar kristal cair seperti komputer notebook, tetapi sekarang kebanyakan dari mereka telah menggunakan lampu latar LED dan tidak lagi memerlukan catu daya tegangan tinggi dan arus rendah, jadi sekarang hanya beberapa tongkat listrik kecil dan generator ion negatif digunakan. pasar aplikasi yang besar.
(9) Elemen pengapian detonasi piezoelektrik
Proyektil penusuk lapis baja yang ditembakkan oleh senjata anti-tank akan segera meledak saat bersentuhan dengan tank, menghancurkan tank tersebut. Ini karena hulu ledak dilengkapi dengan keramik piezoelektrik, yang dapat mengubah gaya mekanis yang kuat saat bertabrakan menjadi tegangan tinggi sesaat, dan meledakkan percikan untuk meledakkan bahan peledak. Sekarang kompor gas dan korek api juga terbuat dari keramik piezoelektrik. Selama Anda menekan tombol penyalaan dengan jari Anda, keramik piezoelektrik pada korek api dapat menghasilkan tegangan tinggi, membentuk percikan listrik dan menyalakan gas, serta dapat digunakan dalam waktu lama. Oleh karena itu, korek api piezoelektrik tidak hanya mudah digunakan, aman dan andal, tetapi juga memiliki umur yang panjang. Misalnya, korek api yang terbuat dari keramik piezoelektrik timbal titanat dapat digunakan lebih dari 1 juta kali. Saat ini, tidak ada produk alternatif yang lebih baik untuk meledakkan komponen pengapian, dan pasar aplikasi terus meningkat.
