Piesoelektriline keraamikaon funktsionaalsed materjalid, mis suudavad mehaanilist energiat muuta elektrienergiaks ja vastupidi. Selle ainulaadse omaduse tõttu kasutatakse neid laialdaselt andurites, täiturmehhanismides ja täppisjuhtimissüsteemides.
Piesoelektrilise efekti kohta
Piesoelektrilise keraamika põhiprintsiip on piesoelektriline efekt, mis toimib kahel viisil:
1. Otsene piesoelektriline efekt(Mehaaniline → Elektriline)
Surve, jõu või vibratsiooni rakendamisel sisemine kristallstruktuur deformeerub ja tekitab elektrilaengu (pinge).
Tüüpilised rakendused:
Andurid
Mikrofonid
Gaasi süütajad
2. Piesoelektriline pöördefekt(Elektriline → mehaaniline)
Pinge rakendamisel materjal paisub või tõmbub veidi kokku, tekitades täpse mehaanilise liikumise.
Tüüpilised rakendused:
Täppisajamid
Ultraheli muundurid
Tindiprinteri prindipead
Tavaline materjal: PZT (plii tsirkonaattitanaat)
Kõige laialdasemalt kasutatav piesoelektriline keraamika on PZT (plii tsirkonaattitanaat).
See jääb tööstusharu standardiks järgmistel põhjustel:
Kõrge piesoelektriline koefitsient
Hea termiline stabiilsus (kõrge Curie temperatuur)
Usaldusväärne ja ühtlane jõudlus
Paindlik vormimine ja töötlemine
Kulutasu{0}}
Piesoelektrilise keraamika peamised rakendused
Piesoelektrilist keraamikat kasutatakse paljudes tööstusharudes, eriti seal, kus täpsus, kiirus ja kompaktsus on kriitilise tähtsusega:
Süütesüsteemid
Gaasi tulemasinates tekitab mehaaniline löök koheselt kõrge pinge, tekitades kütuse süütamiseks sädeme.
Sumistid ja kõlarid
Piesoelektrilised plaadid vibreerivad heli tekitamiseks vahelduvpinge all. Tavaline alarmides, taimerites ja autosüsteemides.
Ultraheli seadmed
Kasutatud:
Meditsiiniline ultraheliuuring
Ultraheli puhastusvahendid
Õhuniisutajad
Need genereerivad ja võtavad vastu suure tõhususega{0}}kõrgsageduslikke helilaineid.
Täpne liikumine ja positsioneerimine
Laialdaselt kasutatav:
Nutitelefoni kaamerate automaatse teravustamise süsteemid
Mikro/nano positsioneerimise etapid
Tindiprinteri pead
Eelised ja piirangud
Eelised
>Äärmiselt kiire reaktsioon (mikrosekundites)
>Kõrge positsioneerimise täpsus (nanomeetri{0}}tase)
>Kompaktne suurus
>Immuunsus elektromagnetiliste häirete suhtes
Piirangud
>Habras ja pragunemisohtlik
>Toimivus võib pikaajalisel{0}}kõrge alalispinge korral halveneda
>Piiratud nihe (tavaliselt mikromeetri{0}}tase, mis sageli nõuab võimendusmehhanisme)
Järeldus
Piesoelektriline keraamika toimib otsese ühenduslülina mehaanilise liikumise ja elektriliste signaalide vahel.
Tänu nende kiirusele, täpsusele ja töökindlusele on neist saanud kaasaegse elektroonika, andurisüsteemide ja ultrahelitehnoloogiate olulised komponendid ning need mängivad jätkuvalt võtmerolli täiustatud tootmises ja kõrgtehnoloogilistes{0}}rakendustes.
