Rdzeń technologii piezoelektrycznej oparta jestEfekt piezoelektryczny, który odnosi się do zjawiska, w którym niektóre kryształy (takie jak kwarc, ceramika piezoelektryczna, PVDF itp. .) generują ładunki pod naprężeniem mechanicznym lub podlegają deformacji pod działaniem pola elektrycznego ., można je specyficznie podzielić na dwa rodzaje efektów:
Pozytywny efekt piezoelektryczny (energia mechaniczna → energia elektryczna)
Gdy kryształ jest poddawany naprężeniom mechanicznym, takim jak ciśnienie i napięcie, jego wewnętrzne zmiany rozkładu ładunku i równa ilość przeciwnych ładunków jest generowana na powierzchni, tworząc różnicę potencjałową . na przykład podczas stukania w piezoelektrycznym arkuszu ceramicznym, słaby prąd będzie wygenerowany na obu końcach.}
Odwrotne efekt piezoelektryczny (energia elektryczna → energia mechaniczna)
Gdy pole elektryczne jest nakładane na obu końcach kryształu, jego struktura sieci ulega odwracalnej deformacji (wydłużenie lub skurcz), a stopień deformacji jest proporcjonalny do wytrzymałości pola elektrycznego ., na przykład zastosowanie napięcia przemiennego do piezoelektrycznej ceramiki będzie generował wysoką frequency wibrację
1. Pola aplikacji technologii piezoelektrycznej
(1) Precyzyjny napęd i pozycjonowanie (odwrotne efekt piezoelektryczny)
①Piezoelectric Silnik: Wykorzystanie wibracji o wysokiej częstotliwości materiałów piezoelektrycznych do napędzania obrotu wirnika ma charakterystykę szybkiej reakcji, wysokiej dokładności i braku elektromagnetycznego .
②Piezoelectric Nanopositioning Platforma: Osiągnięcie dokładności nanometru (lub nawet podrzędnego nanometru) poprzez odwrotne działanie piezoelektryczne, zastosowane do najnowocześniejszych urządzeń badawczych naukowych, takich jak skanowanie mikroskopii tunelowej (STM) i mikroskopii siły atomowej (AFM) .}}
③Piezoelectric Swing Tabela/Tabela obrotowa: Jak wspomniano wcześniej, produkty Xinmei są używane do regulacji ścieżki optycznej laserowej, wyrównanie opłat półprzewodników, kalibracja kątu optycznego i inne scenariusze w celu osiągnięcia precyzyjnej kontroli kąta na podwoziu mikro .
(2) Czujniki i pozyskiwanie energii (dodatni efekt piezoelektryczny)
① Czujnik ciśnienia/wibracji: Materiały piezoelektryczne mogą przekształcić wibracje mechaniczne lub ciśnienie w sygnały elektryczne do monitorowania wibracji mostu, diagnozę uszkodzenia silnika, monitory ciśnienia krwi itp.. Na przykład ceramika Piezoelecectric w zapalniczce wytwarza lżejszą lżejszą Efekt .
②Piezoelectric Energy Harvester: przekształca energię wibracyjną w środowisku (takim jak jazda samochodem, ślady, działanie mechaniczne) w energię elektryczną, zapewniając zasilanie urządzeń o niskiej mocy, takich jak czujniki IoT i wiórki bezprzewodowe, osiągając „samoobsługowe” .
(3) akustyka i pole ultradźwiękowe
Przetargier z ultradźwiękiem: wykorzystuje odwrotny efekt piezoelektryczny do generowania fal ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości do obrazowania ultradźwiękowego medycznego (B-ULTRASOUND), przemysłowe testy nieniszczące (wykrywanie wewnętrznych pęknięć w metalach) i ultradźwiękowe (Preciing Precivation Parts Effect Cairtion)
②Piezoelectric głośnik/mikrofon: głośnik wytwarza dźwięk przez wibrujące materiały piezoelektryczne, podczas gdy mikrofon generuje sygnały elektryczne poprzez kompresowanie materiałów piezoelektrycznych z falami dźwiękowymi . jest powszechnie używany w małych urządzeniach audio, takich jak pomoc słuchu i słuchawki .
(4) Medyczne i biotechnologia
①Piezoelectric Microfluidic Chip: Stosowany do eksperymentów biologicznych, takich jak badanie badań leków i separacja komórek poprzez kontrolowanie przepływu cieczy w mikrokanałach poprzez wibra -pizoelektryczne .
Spiezoelektryczne instrumenty chirurgiczne, takie jak piezoelektryczne piłki kości, używają wibracji o wysokiej częstotliwości, aby osiągnąć precyzyjne cięcie i zmniejszyć uszkodzenia tkanki, dzięki czemu są odpowiednie dla minimalnie inwazyjnej chirurgii ortopedycznej .
(5) Elektronika konsumpcyjna i inteligentne urządzenia
① Mobile Silnik wibracji telefonu: niektóre wysokiej klasy telefony komórkowe używają wibratorów piezoelektrycznych, które mają charakterystykę szybszej odpowiedzi i bardziej delikatnego trybu wibracji w porównaniu z tradycyjnymi ekscentrycznymi silnikami koła (takie jak silnik taptyczny iPhone'a) .
② FingerPrint Moduł rozpoznawania: piezoelektryczne czujniki odcisków palców rozpoznają wzorce odcisków palców poprzez zmiany ładunku spowodowane ciśnieniem, co ma zalety przeciw zanieczyszczeniu i wysokiej dokładności rozpoznawania .
2. Typowe przypadki aplikacji
(1) Produkcja półprzewodników: W maszynach litograficznych nanoplatforms piezoelektryczne są używane do kontrolowania precyzyjnego ruchu soczewek litograficznych, zapewniając dokładność narażenia na poziomie nanometru .
(2) nowe pojazdy energetyczne: Czujniki piezoelektryczne są używane do monitorowania wibracji i ciśnienia pakietów akumulatorów, zapewniając bezpieczeństwo baterii; Piezoelektryczny kombajn energii może przekształcić energię wibracji opon na energię elektryczną na zasilanie na pokładzie urządzeń elektronicznych .
(3) Aerospace: Materiały piezoelektryczne są używane do produkcji wysoce niezawodnych czujników ciśnienia, które monitorują zmiany ciśnienia powietrza i temperatury wewnątrz silników samolotów .
3. Zalety technologiczne i wyzwania
(1) Zalety: szybka prędkość odpowiedzi (poziom nanosekund), wysoka dokładność (nanometr/kąt mikro drugiego poziomu), kompaktowa struktura, brak zakłóceń elektromagnetycznych, odpowiednie dla ekstremalnych środowisk, takich jak wysoka temperatura i próżnia .
(2) Wyzwanie: siła o niskiej wydajności (wymagająca mechanizmu amplifikacji), wysokie napięcie jazdy (zwykle dziesiątki do setek woltów), potencjalne problemy z starzeniem się zmęczeniowym podczas długoterminowego użytkowania, które należy ulepszyć poprzez optymalizację materiału (takie jak ołowiany cyrkonat piezoelektryczny ceramiczny PZT) i projektowanie.}}
Technologia piezoelektryczna, z jej unikalnymi cechami „sprzężenia elektromechanicznego”, rozciąga się od tradycyjnych pól do najnowocześniejszych kierunków, takich jak inteligentna produkcja, technologia kwantowa i biomedycyna, stając się jednym z podstawowych wsporników technologii mikro nano .
