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10 minutos para entender rapidamente a cerâmica piezoelétrica

Número Browse:128     Autor:editor do site     Publicar Time: 2020-06-28      Origem:alimentado

A cerâmica piezoelétrica são materiais de cerâmica funcionais que convertem energia mecânica e energia elétrica. Além da piezoeletricidade, a cerâmica piezoelétrica também possui propriedades dielétricas, elasticidade, etc., e têm sido amplamente utilizadas em imagens médicas, sensores acústicos, transdutores acústicos, motores ultrassônicos e assim por diante. A Weifang Jude Electronic Co. Ltd é fabricante e fornecedora de cerâmica piezoelétrica de alta qualidade para uma infinidade de funções elétricas.


cerâmica piezoelétrica


Princípio


Geralmente, a cerâmica é composta de cristais finos. Cada cristal consiste em um átomo carregado positiva ou negativamente. A maioria das cerâmicas tem uma carga positiva e negativa bem equilibrada. No entanto, mesmo sob condições naturais, algumas cerâmicas dielétricas chamadas 'ferroelétricas ' produzem cargas positivas e negativas desequilibradas no cristal, resultando em mudança de carga (polarização espontânea). Em geral, a cerâmica parece ter uma carga positiva e negativa bem equilibrada. No entanto, com a aplicação de uma alta tensão CC, os eixos polares gerados pela polarização espontânea são alinhados em uma direção uniforme, mesmo que a tensão seja removida. O processo de alinhamento dos eixos polares da polarização espontânea é chamado de processo de polarização.

Se o processo de polarização for aplicado à cerâmica ferroelétrica, a cerâmica piezoelétrica será produzida. Quando uma tensão externa é aplicada à cerâmica piezoelétrica, os centros das cargas positivas e negativas na cerâmica são, respectivamente, atraídas ou repelidas pelas cargas externas, fazendo com que a cerâmica expanda ou contrate.

Em outras palavras, o material piezoelétrico se expande ou se contrai quando submetido a uma tensão e gera uma tensão quando submetido a pressão. Como descrito acima, a cerâmica piezoelétrica realiza conversão mútua entre energia elétrica e energia mecânica, utilizando a polarização de cristais.


História


A propriedade da conversão de energia mecânica em energia elétrica e converter energia elétrica em energia mecânica é chamada piezoelétrica. O efeito piezoelétrico descoberto em 1880 fez com que os materiais de cristal (como o quartzo) gerassem carga quando comprimidos, torcidos ou puxados. Vice -versa, o material de cristal se comprime ou se expande quando uma tensão é aplicada.

Na década de 1950, o titanato de bário foi o primeiro material cerâmico piezoelétrico a ser usado, principalmente como um elemento transdutor ultrassônico no localizador de peixes.

No final da década de 1950, a descoberta de materiais cerâmicos piezoelétricos de titanato de zirconato de chumbo (PZT) nos Estados Unidos avançou bastante a aplicação de dispositivos piezoelétricos, e a PZT se tornou uma cerâmica piezoelétrica popular.


anel piezoelétrico


Característica


1. Dielétrico

As propriedades dielétricas da cerâmica piezoelétrica refletem o grau de resposta de materiais cerâmicos a campos elétricos externos. Os componentes de cerâmica piezoelétrica para diferentes fins têm requisitos constantes dielétricos diferentes para cerâmica piezoelétrica. Por exemplo, um componente de áudio, como um falante de cerâmica piezoelétrica, requer uma cerâmica com uma grande constante dielétrica e um componente cerâmico piezoelétrico de alta frequência requer um material com uma constante dielétrica baixa.


2. Propriedade elástica

A elasticidade da cerâmica piezoelétrica é um parâmetro que reflete a relação entre a deformação da cerâmica e a força. Os materiais cerâmicos piezoelétricos, como outros elastômeros, seguem a lei de Hooke. Para corpos piezoelétricos, o valor da constante da mola está relacionado às condições de contorno elétrico devido à presença de piezoeletricidade. Coeficiente elástico


3. Piezoeletricidade

A maior característica da cerâmica piezoelétrica é a piezoeletricidade, incluindo piezoeletricidade positiva e piezoeletricidade reversa.

A piezoeletricidade positiva refere -se ao fato de que alguns dielétricos são submetidos a forças externas mecânicas, e as cargas positivas e negativas no meio são relativamente deslocadas para causar polarização, o que leva a cargas ligadas opostas nas duas extremidades do dielétrico.

Quando um campo elétrico externo é aplicado a um dielétrico piezoelétrico, os centros de carga positivos e negativos dentro do dielétrico são relativamente deslocados e polarizados, pelo qual o deslocamento faz com que o dielétrico se deforme. Este efeito é chamado piezoeletricidade inversa.


4. Outras características

A cerâmica piezoelétrica possui características sensíveis e pode converter vibração mecânica extremamente fraca em sinais elétricos, que podem ser usados ​​em sistemas de sonar, detecção climática, proteção ambiental da telemetria, eletrodomésticos, etc. A sensibilidade dos metais dos insetos de vôo. Pode ser usado para tornar o sismógrafo piezoelétrico, que pode medir com precisão a intensidade do terremoto e indicar a direção e a distância do terremoto.

Anel de cerâmica piezo

Processo de fabricação


O processo é o seguinte: ingredientes - mistura e moagem - pré -queima - moagem secundária - granulação - moldagem - plastificante - sinterizando no processamento de porcelana - por porcelana - por teste de polarização de alta pressão - teste de polarização.


1. Os ingredientes

Pré-tratamento do material, além de impurezas e marés. As matérias -primas são então pesadas de acordo com a taxa de formulação e um pequeno número de aditivos é colocado no meio de um grande número de materiais.


2. A mistura e moagem

O objetivo é misturar e moer uniformemente as várias matérias-primas, para a pré-queima. A moagem seca ou úmida é geralmente usada. O método de moagem a seco pode ser usado em pequenos lotes, e o método do moinho de bolas agitado ou a moagem a jato pode ser usado em grandes quantidades, o que é mais eficiente.


3. Pré-queima

O objetivo é reagir a várias matérias -primas a altas temperaturas para sintetizar a cerâmica piezoelétrica. Esse processo é importante e afeta diretamente as condições de sinterização e o desempenho do produto final.


4. Moagem fina secundária

O objetivo é misturar e triturar uniformemente o pó de cerâmica piezoelétrica pré-anda para estabelecer uma boa base para o desempenho uniforme da porcelana.


5. granulação

O objetivo é fazer com que o pó forme uma alta densidade de partículas com boa fluidez. Os métodos manuais são menos eficientes e podem ser granulados por pulverização. Esse processo envolve a adição de um fichário. 6. Moldagem: O objetivo é pressionar o material acabado no tamanho do tamanho pré -formado necessário.


Componentes piezoelétricos


6. distorção

O objetivo é remover o fichário adicionado durante a granulação do espaço em branco.


7. sinterizando em porcelana

O espaço em branco é selado e sinterizado em porcelana a altas temperaturas.


8. Processamento de forma

O produto polido é polido no tamanho do produto acabado necessário.


9. eletrodo

Coloque um eletrodo condutor na superfície cerâmica desejada. Os métodos gerais são a infiltração da camada de prata, a deposição química e o revestimento a vácuo.


10. Polarização de alta tensão

A carga interna de cerâmica está alinhada para que a cerâmica tenha propriedades piezoelétricas.


11. Teste de envelhecimento

Após o desempenho da cerâmica, os indicadores são testados para verificar se os requisitos de desempenho esperados são atendidos.


Aplicativo


Nos sensores, os materiais cerâmicos piezoelétricos convertem pressão em sinais elétricos. Portanto, eles podem ser usados ​​na fabricação de filtros de cerâmica, transformadores de cerâmica, discriminadores de cerâmica, geradores de alta tensão, detectores de infravermelho, dispositivo de ignição piloto e giroscópios piezoelétricos.

Nos atuadores sônicos e ultrassônicos, os materiais cerâmicos piezoelétricos convertem a tensão em vibração. Portanto, eles podem ser usados ​​em vários campos, como equipamentos ultrassônicos para máquinas de limpeza de óculos, equipamentos de cosméticos para massagem facial, transmissores e receptores para sonar e similares.

Além de serem usados ​​em campos de alta tecnologia, os materiais cerâmicos piezoelétricos são mais na vida cotidiana. De peças de rádio a sistemas de ignição mais leves, as peças piezoelétricas tornaram -se padrão em uma variedade de aplicações. A cerâmica piezoelétrica também é integrada aos componentes eletrônicos em vários eletrodomésticos ou produtos industriais para criar uma vida melhor para as pessoas. A cerâmica piezoelétrica já é parte integrante de nossas vidas, e o mercado de tais materiais continua a se expandir.


A Weifang Jude Electronic Co. Ltd é fabricante e fornecedora de cerâmica piezoelétrica de alta qualidade para uma infinidade de funções elétricas. Se você tiver alguma necessidade, entre em contato conosco.

componentes piezo

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