Pjezoelektrinės technologijos branduolys yra pagrįstasPjezoelektrinio efektas, kuris reiškia reiškinį, kuriame tam tikri kristalai (tokie kaip kvarcas, pjezoelektrinė keramika, PVDF ir tt .) generuoja krūvius, esant mechaniniam įtempiui, arba jam deformuoti, veikiant elektriniam laukui ., jį galima specialiai padalyti į du efektų tipus:
Teigiamas pjezoelektrinis efektas (mechaninė energija → Elektros energija)
Kai kristalas patiria mechaninius įtempius, tokius kaip slėgis ir įtampa, jo vidinio krūvio pasiskirstymo pokyčiai ir ant paviršiaus susidaro vienodas kiekis priešingų sunumeruotų krūvių, sudarant potencialo skirtumą ., pavyzdžiui, kai bakstelėjant pjezoelektrinį keraminį lapą, abiejuose galuose bus sukurta silpna srovė, esant abiem galams .}.
Atvirkštinis pjezoelektrinis efektas (elektros energija → mechaninė energija)
Kai abiejuose kristalo galuose naudojamas elektrinis laukas, jo gardelės struktūra patiria grįžtamąją deformaciją (pailgėjimą ar susitraukimą), o deformacijos laipsnis yra proporcingas elektrinio lauko stiprumui ., pavyzdžiui, pritaikant kintamą įtampą piezoelektrikos ceramikai, sugeneruos aukšto dažnio vibracijas {}}}} piezoelektrikos ceramiką.
1. Pjezoelektrinės technologijos taikymo laukai
(1) Tikslus pavara ir padėtis (atvirkštinis pjezoelektrinis efektas)
①piezoelektrinis variklis: Naudojant pjezoelektrinių medžiagų aukšto dažnio vibraciją, kad būtų galima pasukti rotoriaus sukimąsi, jis pasižymi greito atsako, didelio tikslumo ir elektromagnetinių trikdžių . savybėmis. Jis paprastai naudojamas tiksliam litografijos ir puslaidininkių gamybos įrangos valdymui.
②piezoelektrinė nanopozicijos platforma: Nanometro (ar net sub nanometro) poslinkio tikslumas per atvirkštinį pjezoelektrinį efektą, pritaikytą pažangiausioje mokslinės tyrimų įrangoje, tokioje kaip nuskaitymo tunelio mikroskopija (STM) ir atominė jėgos mikroskopija (AFM) ..
③Piezoelektrinė sūpynių lentelė/Rotacinė lentelė: Kaip minėta anksčiau, „Xinmei“ produktai naudojami lazerio optinio kelio reguliavimui, puslaidininkių plokštelių suderinimui, optinio komponento kampo kalibravimui ir kitiems scenarijams, kad būtų galima tiksliai valdyti mikro kampo antrąjį lygį .}..
(2) Jutikliai ir energijos surinkimas (teigiamas pjezoelektrinis efektas)
①PRAJE/VIBRACIJOS JUMS: Pjezoelektrinės medžiagos gali konvertuoti mechaninę vibraciją ar slėgį į elektrinius signalus, skirtus stebėti tilto vibraciją, variklio gedimo diagnozę, kraujospūdžio monitorius ir tt .
②Piezoelektrinio energijos kombaino: virsmo energija paverčia aplinkoje (tokias kaip automobilio vairavimas, pėdomis, mechaninis veikimas) į elektrinę energiją, užtikrinant energiją mažos galios prietaisams, tokiems kaip IoT jutikliai ir belaidžiai lustai, „savaiminio maitinimo“ pasiekimas “.
(3) akustika ir ultragarsinis laukas
①ultragarsinis keitiklis: naudoja atvirkštinį pjezoelektrinį efektą, kad sukurtų aukšto dažnio ultragarsines bangas medicininiam ultragarsiniam vaizdavimui (B-ultragarsui), pramoniniam neardomam bandymui (aptikti vidinius įtrūkimus metaluose) ir ultragarsinį valymą (valymo tikslumo dalis per kavinės efektą) .}}}} įtrūkimų) ir ultragarsinio valymo (valymo tikslumo dalys per kavinės efektą) .}}} įtrūkimų) ir ultragarsinio valymo (valymo tikslumo dalimis per kavinės efektą)
②piezoelektrinis garsiakalbis/mikrofonas: garsiakalbis skleidžia garsą vibruojant pjezoelektrines medžiagas, o mikrofonas generuoja elektrinius signalus, suspaudžiant pjezoelektrines medžiagas su garso bangomis ..
(4) Medicinos ir biotechnologijos
①piezoelektrinis mikrofluidinis lustas: naudojamas biologiniams eksperimentams, tokiems kaip vaistų atranka ir ląstelių atskyrimas, kontroliuojant skysčio srautą mikrokanaluose per pjezoelektrinę vibraciją .
②piezoelektriniai chirurginiai instrumentai, tokie kaip pjezoelektriniai kaulų pjūklai, naudoja aukšto dažnio vibraciją, kad būtų galima tiksliai pjaustyti ir sumažinti audinių pažeidimus, todėl jie yra tinkami minimaliai invazinei ortopedinei operacijai .
(5) Vartojimo elektronika ir išmanieji įrenginiai
① Mobilio telefono vibracijos variklis: kai kuriuose aukščiausios klasės mobiliuosiuose telefonuose naudojami pjezoelektriniai vibratoriai, kurių savybės yra greitesnės ir subtilesnio vibracijos režimo, palyginti su tradiciniais ekscentriniais ratų varikliais (pvz., „IPhone“ tipas) .
② Fingerprint atpažinimo modulis: pjezoelektriniai pirštų atspaudų jutikliai atpažįsta pirštų atspaudų modelius per krūvio pokyčius, kuriuos sukelia slėgis, o tai turi anti -taršos ir didelio atpažinimo tikslumo pranašumus .
2. tipiniai programų atvejai
(1) Puslaidininkių gamyba: litografijos mašinose pjezoelektrinės nanoplatformos yra naudojamos tiksliam litografijos lęšių judėjimui valdyti, užtikrinant, kad lustų modelių nanometro lygio ekspozicijos tikslumas .
(2) naujos energijos transporto priemonės: pjezoelektriniai jutikliai naudojami akumuliatorių vibracijai ir slėgiui stebėti, užtikrinant akumuliatoriaus saugumą; Pjezoelektrinės energijos kombainas gali paversti padangų vibracijos energiją į elektrinę energiją į elektroninius elektroninius prietaisus {.
(3) Aerospace: Pjezoelektrinės medžiagos naudojamos gaminti labai patikimus slėgio jutiklius, kurie stebi oro slėgio pokyčius ir orlaivių variklių viduje . viduje.
3. technologiniai pranašumai ir iššūkiai
(1) Privalumai: greitas atsako greitis (nanosekundės lygis), didelis tikslumas (nanometras/mikro kampo antrasis lygis), kompaktiška struktūra, jokių elektromagnetinių trukdžių, tinkamų ekstremalioms aplinkoms, tokioms kaip aukšta temperatūra ir vakuumas .
(2) Iššūkis: maža išvesties jėga (reikalingas amplifikacijos mechanizmas), aukšta vairavimo įtampa (paprastai nuo dešimčių iki šimtų voltų), galimo nuovargio senėjimo problemos ilgalaikio naudojimo metu, kuriuos reikia patobulinti naudojant medžiagų optimizavimą (pvz., Švininio cirkonato titanato pjezoelektrinio keraminio pzt) ir grandinės dizainą .}}
Pjezoelektrinės technologijos, pasižyminčios unikaliomis „elektromechaninės jungties“ savybėmis, tęsiasi nuo tradicinių laukų iki pažangiausių krypčių, tokių kaip intelektuali gamyba, kvantinė technologija ir biomedicina, tampa viena iš pagrindinių mikro nano technologijos {1. atramų {1. palaikymo.
