יישומים תעשייתיים של קרמיקה פיזואלקטרית
קרמיקה פיזואלקטרית היא חומרים פונקציונליים בלתי-מתכתיים ואי-אורגניים חדשים מההייטק. עם מחקר מעמיק ושיפור מתמשך של חומרים ותהליכים, היישום של טכנולוגיית קרמיקה פיזואלקטרית הופך יותר ויותר נרחב. חומרים פיזואלקטריים היו בשימוש נרחב בתחומי חיישנים, מפעילים, מתמרים, בדיקות לא הרסניות וטכנולוגיית תקשורת כחומרים מכניים, חשמליים, קול, אור וחום. עם התפתחות ההייטק, היישום של קרמיקה פיזואלקטרית יהפוך רחב יותר ויותר.
חומר הבסיס הוא גורם מפתח בקביעת ביצועי המוצר. כיום, חומרים קרמיים פיזואלקטריים בעלי עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בלחץ גבוה, רגישות גבוהה ואובדן נמוך הם כיווני המחקר והפיתוח המוכרים של התעשייה העולמית. למרות שישנם מחקרים רבים על חומרים קרמיים פיזואלקטריים נטולי עופרת, הם עדיין לא הגיעו לרמה המעשית. ברמה, ואינו יכול להחליף את הקרמיקה הפיזואלקטרית הקיימת המכילה עופרת בטווח הקצר.
הופעת עידן האינטרנט הסלולרי והופעת הביקוש לציוד קצה קטן ודק במיוחד, אמינות גבוהה וצריכת חשמל נמוכה היוו הזדמנות טובה ליישום ופיתוח של מוצרי קרמיקה פיזואלקטריים. במיוחד ניתן להפוך את המוצרים המשולבים למקלטים פיזואלקטריים, רמקולים, מערכות סאונד אחוריות לטלפון נייד, מערכות סאונד של רטט מסך, מיקרופונים של MEMS, מתמרים פיזואלקטריים לפיצוי בתדר גבוה וכו'. מוצרים מסורתיים הם הבחירה הטובה ביותר עבור מסופי תקשורת ניידים. מוצרים דקים הם טרנד העתיד.
התקני קרמיקה פיזואלקטריים נמצאים בשימוש נרחב לא רק במוצרים תעשייתיים ואזרחיים, אלא יש להם גם מספר רב של יישומים בצבא. לדוגמה, קרמיקה פיזואלקטרית מיוצרת למתמרים אקוסטיים תת-מימיים, שיכולים לשמש כזוג "עיניים" בהירות לצוללות גרעיניות, שיכולות לבצע בצורה חלקה ניווט תת-ימי, תקשורת, סיור של ספינות אויב וניקוי מוקשים של האויב. נתיכים פיזואלקטריים יכולים להצית ולפוצץ במדויק פצצות חודרות שריון וכלי נשק קטלניים אחרים; מפעילי מיקרו-תזוזה פיזואלקטריים הם מרכיב מפתח הכרחי במערכות מיקום מדויקות; גירוסקופים פיזואלקטריים העשויים מקרמיקה פיזואלקטרית הם הכרחיים בתעופה וחלל. ה"הגאי" החסר וכו'.
קרמיקה פיזואלקטרית משמשת במגוון רחב של יישומים. כמה מהיישומים העיקריים מפורטים להלן:
(1) מתמר אלקטרואקוסטי
מתמרים אלקטרואקוסטיים משמשים בעיקר באזעקות שונות, מיקרופונים להולכת עצם, מקלטים, רמקולים פיזואלקטריים וכו'.
האזעקה יכולה לשמש עבור כל מיני אזעקות למכשירי חשמל ביתיים, אזעקות עשן, אזעקות פורץ לרכב, מיגון אש, אזעקות בטיחות אישיות ועוד. מיקרופון הולכת עצם ממיר את האות הקולי של רטט עצמות האוזניים לאותות חשמליים, כך כדי להמיר את האות הקולי לאות חשמלי. דור חדש של משדרים נגד רעש המועברים לקצה המקלט, אוזניות בלוטות' כאלה זמינות כיום ביפן; למקלטים ורמקולים פיזואלקטריים יש את המאפיינים של צריכת חשמל דקה במיוחד ונמוכה.
מתמרים אלקטרואקוסטיים המשמשים באזעקות כלליות עדיין לא החליפו מוצרים, ועדיין יש להם שוק גדול, בעוד שלאזעקות לחץ קול גבוה בסביבות מיוחדות תהיה עלייה גדולה יותר באזעקות; עם התפתחות צריכת החשמל, מקלטים ורמקולים פיזואלקטריים יהפכו לבחירה הטובה ביותר עבור מסופים ניידים, ובעלי סיכויי שוק טובים.
(2) מתמר אולטראסוני
מתמרים קוליים מתאימים למנועים קוליים, אטומיזציה קולית, סונאר, ניקוי קולי, ריתוך קולי, יופי קולי, עיבוד קולי, גידול קולי, טלמטריה ושלט רחוק, ניטור תנועה, טווח, זיהוי דליפות, זיהוי זרימה וחום, הדמיה רובוטית איסוף מידע , וכו.
אין כיום מוצרים חלופיים למתמרים קוליים, ושוק היישומים שלו מתפתח בהתמדה. בפרט, ההסקה הצפונית תטמיע מדידה וטעינה, כך שלחיישן החום יהיה שוק גדול.
(3) מתמר אקוסטי תת מימי
בקרבות ימיים, הדבר הקשה ביותר להתמודד איתו הוא צוללות, שעלולות לצלול בים לאורך זמן ולתקוף נמלים וספינות מבלי משים, ולגרום לכאב ראש גדול לאויב. איך למצוא צוללות אויב? אתה לא יכול לסמוך על העיניים שלך, וגם אתה לא יכול להשתמש במכ"ם, כי גלים אלקטרומגנטיים יחלשו בחדות במי הים ולא יוכלו לשדר אותות ביעילות. גילוי צוללות מסתמך על סונאר - אוזניים תת-מימיות. קרמיקה פיזואלקטרית היא החומר להכנת סונאר. הוא פולט גלים קוליים, אשר משתקפים בחזרה כאשר נתקלים בצוללות. לאחר קבלתם ועיבודם, ניתן למדוד את האזימוט והמרחק של צוללות האויב. זהו יישום הכרחי של טכנולוגיית ההגנה הלאומית, ופיתוחו טמון בהגדלת כוח השידור ושיפור רגישות הקליטה, כך שניתן לשפר את מרחק הזיהוי במלואו.
(4) מערכת שיכוך רעידות פיזואלקטרית
ניתן לחלק מערכות הפחתת רעידות פיזואלקטריות להפחתת רעידות פסיבית והפחתת רעידות אקטיבית. הפחתת רעידות פסיבית היא הכנת שכבת סרט התנגדות על פני השטח של קרמיקה פיזואלקטרית, קרמיקה פיזואלקטרית ממירה רעידות או רעש לאנרגיה חשמלית, זרם מומר לאנרגיית חום דרך סרט ההתנגדות, ואנרגיית החום מיוצאת דרך מוליך החום ל לשחק את התפקיד של הפחתת רעידות והפחתת רעש; הפחתת רטט אקטיבית נועדה לחבר קרמיקה פיזואלקטרית על האובייקט להפחתת רטט, להמיר את צורת גל הרטט שלו לאות מתח מתאים, ולבצע רטט הפוך באמצעות התאמת פאזה והגברה למתמר המחובר לאלמנט הרוטט, ובכך לדכא רטט כדי להשיג המטרה של הפחתת רעידות. אין הרבה יישומים מהסוג הזה כיום, ורובם עדיין בשלב הניסוי, כמו הפחתת רעשי מחשב והפחתת רעידות הנדרשות על ידי חלק מהמכשירים הצבאיים וכו', ויהיו להם סיכויי שוק טובים.
(5) מפעיל פיזואלקטרי
רכיבי הפעלה קרמיים פיזואלקטריים מחולקים לסוג התפשטות לרוחב מונוליטי, סוג כיפוף, סוג למינציה בעובי, סוג למינציה לרוחב, סוג צינור, סוג מצלתיים, וכו '. הם נמצאים בשימוש נרחב בחלל, מזרקי מסילה משותפת, שסתומים חכמים במהירות גבוהה, מיקום ננומטר. , עיבוד מיקרו, מערכת לייזר ג'יירו לפיצוי מיקרו תזוזה, בקרת עיוות של מראה ניתנת לשינוי, כונן דיסק קשיח (מיקום ראש מגנטי), מכשיר אופטי (התאמת ציר אופטי, התאמת מיקוד), משאבה פיזואלקטרית, מערכת אקארד סריגה, קורא עיוור וכו'. פיזואלקטרי מפעילים הם קשים מבחינה טכנית, וכרגע רק חברות בודדות בעולם יכולות לעשות זאת. לסין יש התחלה איטית. נכון לעכשיו, מכונות סריגה של אקארד ממוחשבות יישמו מפעילים פיזואלקטריים בכמויות גדולות. , Pante Electric Ceramics הפכה לאחת היצרניות שיכולות לייצר מגוון שלם של מפעילים פיזואלקטריים, ויישומים ביתיים מתגבשים בהדרגה, והוא צפוי ליצור שוק גדול יותר בעתיד.
(6) קצירת אנרגיה פיזואלקטרית
שמיכות פיזואלקטריות (יפן השתמשה בשמיכות פיזואלקטריות כדי להפעיל שלטי רכבת תחתית), נעליים פיזואלקטריות (הניחו מכשירים לאיסוף אנרגיה פיזואלקטרית על סוליות הנעליים כדי לייצר חשמל בזמן הליכה, שיכול לשמש לטעינת סוללה ולחימום גוף הנעל וכו'). הפקת כוח בשרירים (ספק כוח למכשירים אלקטרוניים המושתלים בגוף), קצירת אנרגיית רטט של רכב היברידי ומלא (שיכול לא רק לשפר את אפקט הפחתת הרטט, אלא גם להאריך את החיסכון באנרגיה על ידי הזנת האנרגיה החשמלית שנאספה לתוך הסוללה) , ייצור חשמל של גלי אוקיינוס וכו'. קוצר אנרגיה קרמי פיזואלקטרי משמש כמקור כוח קבוע להתקנים ביו-אלקטרוניים. פרויקט זה דווח, ומוסדות מחקר מקומיים החלו לחקור אותו, מה שיחסוך לחולים עם מכשירים חשמליים מושתלים את הכאב של החלפת סוללות; ההתאוששות של אנרגיית רטט מכוניות היא גם זה יהפוך לחלק הכרחי מכלי רכב חשמליים והיברידיים; למדינה שלי יש קו חוף ארוך, וייצור כוח גלים יהפוך גם למקור האנרגיה החדש הנקי והנמוך ביותר.
(7) מכשיר תדר פיזואלקטרי
מהודים, מסננים, מלכודות וכו', העשויים ממאפייני התהודה של קרמיקה פיזואלקטרית, משמשים להפקה ועיבוד של אותות תדר. בשימוש נפוץ, התקני עיבוד תדרים כגון מסננים הולכים ופוחתים במהירות, כך שהשוק שלו נמצא בשלב מתכווץ מהיר.
(8) שנאי פיזואלקטרי
שנאים פיזואלקטריים משמשים בעיקר עבור זרם קטן, ספקי כוח במתח גבוה. מטרת היישום העיקרית של המחקר והפיתוח המקורי היה אספקת הכוח של תאורה אחורית של צגי גביש נוזלי כגון מחשבים ניידים, אך כעת רובם השתמשו בתאורת LED אחורית ואינם זקוקים עוד לספקי כוח במתח גבוה וזרם נמוך, אז כעת רק כמה אלות חשמליות קטנות ומחוללי יונים שליליים משמשים. שוק יישומים גדול.
(9) אלמנט הצתה פיזואלקטרי
הקליע חודר השריון שירה תותח הנ"ט היה מתפוצץ מיד במגע עם הטנק, ומנפץ את הטנק. הסיבה לכך היא שראש הנפץ מצויד בקרמיקה פיזואלקטרית, שיכולה להמיר את הכוח המכני החזק כשהם מתנגשים למתח גבוה מיידי, ולפוצץ ניצוץ כדי לפוצץ את חומר הנפץ. כעת גם תנורי גז ומציתים עשויים מקרמיקה פיזואלקטרית. כל עוד לוחצים על כפתור ההצתה עם האצבע, הקרמיקה הפיזואלקטרית על המצית יכולה לייצר מתח גבוה, ליצור ניצוצות חשמליים ולהצית את הגז, וניתן להשתמש בה לאורך זמן. לכן, מציתים פיזואלקטריים הם לא רק קלים לשימוש, בטוחים ואמינים, אלא גם בעלי חיים ארוכים. לדוגמה, מצית העשוי מקרמיקה פיזואלקטרית עופרת טיטנאט יכול לשמש יותר ממיליון פעמים. נכון לעכשיו, אין מוצר חלופי טוב יותר לפיצוץ רכיבי הצתה, ושוק היישומים עולה בהתמדה.
