Piesoelektrilise tehnoloogia tuum põhinebpiesoelektriline efekt, mis viitab nähtusele, kus teatud kristallid (näiteks kvarts, piesoelektriline keraamika, pvdf jne .) genereerib laenguid mehaanilise pinge all või läbivad deformatsiooni elektrivälja toimimisel {.}.
Positiivne piesoelektriline efekt (mehaaniline energia → elektrienergia)
Kui kristallil on mehaanilised pinged, näiteks rõhk ja pinge, selle sisemise laengu jaotuse muutumine ja võrdne kogus vastasnummeeritud laenguid saadakse pinnale, moodustades näiteks potentsiaalse erinevuse ., näiteks piesoelektrilise keraamilise lehe koputamisel genereeritakse nõrk vool mõlemast otsast ..
Piesoelektriline pöörd efekt (elektrienergia → mehaaniline energia)
Kui kristalli mõlemas otsas rakendatakse elektrivälja, läbib selle võre struktuur pöörduva deformatsiooni (pikenemine või kokkutõmbumine) ja deformatsiooni aste on võrdeline elektrivälja tugevusega ., näiteks vahelduva pinge rakendamine piesoelektriliste keraamikatega {2} {2}.
1. piesoelektrilise tehnoloogia rakendusväljad
(1) Täppisõit ja positsioneerimine (pöördvõrdeline piesoelektriline toime)
①Piesoelektriline mootor: kasutades rootor pöörlemise suurendamiseks piesoelektriliste materjalide kõrgsageduslikku vibratsiooni, on sellel kiire reageerimise, suure täpsuse ja elektromagnetilise häirega . omadused .. Seda kasutatakse tavaliselt litograafia masinate ja poolkonturentseadmete tootmise täpsustamiseks {2 {2 {2 {2).
②piesoelektriline nanopositsiooniplatvorm: nanomeetri (või isegi alam nanomeetri) nihke täpsuse saavutamine pöördperioodi piesoelektrilise efekti kaudu, mida rakendatakse tipptasemel teadusuuringute seadmetele, näiteks skaneerivate tunnelite mikroskoopia (STM) ja aatomjõu mikroskoopia (AFM) {1 {1 {1} {1 {1} {1 {1 {1 {1 {1 {1 {
③piesoelektriline kiigelaud/pöördelaud: Nagu varem mainitud, kasutatakse Xinmei tooteid laser optilise tee reguleerimiseks, pooljuhtide vahvli joondamiseks, optilise komponendi nurga kalibreerimiseks ja muude stsenaariumide saavutamiseks, et saavutada mikronurga pristuslik kontroll .
(2) Andurid ja energia koristamine (positiivne piesoelektriline toime)
① Rõhu-/vibratsiooniandur: piesoelektrilised materjalid võivad muuta mehaanilise vibratsiooni või rõhku elektrilisteks signaalideks silla vibratsiooni jälgimiseks, mootori rikke diagnoosimiseks, vererõhu monitorid jne . näiteks piesoelektrilise keraamika abil, kasutades valgust positiivset sädemeid, mis mõjutavad suurejoonelisi elektrilisi sätteid, mis silmapaistvalt suurel vooluhulgal elektrilisi sätteid tekitab, millised suured vooluhulgaga elektrilised elektrilised sädemed tekitavad suured vooluhulgaga elektrilised elektrikirjad efekt .
②piesoelektriline energiavalik: teisendab vibratsioonienergia keskkonnas (näiteks autojuhtimine, jäljed, mehaaniline töö) elektrienergiaks, pakkudes energiat vähese energiatarbega seadmetele, näiteks IoT-andurid ja traadita laastud, saavutades "iseenda võimsuse" .
(3) akustika ja ultraheli väli
①Ultrasoniline muundur: kasutab pöördvõrdelist piesoelektrilist efekti kõrgsageduslike ultrahelilainete genereerimiseks meditsiiniliseks ultrahelipildistamiseks (B-ultraheli), tööstuslik mittepurustav testimine (sisemiste pragude tuvastamine metallides) ja ultraheli puhastamine (koristamise tähtaegsed osad läbi kavitatsiooni efekti) {3 {{3 {{{{3 {{{{3 {{3 {{{3 {{{3 {3 {{3 {{3 {{3 {{3 {{3 {{3 {{{{3.
②piesoelektriline kõlar/mikrofon: kõlar tekitab heli, vibreerides piesoelektrilisi materjale, samas kui mikrofon genereerib elektrilisi signaale, tihendades piesoelektrilisi materjale helilainetega ., seda kasutatakse tavaliselt väikestes helikodades nagu kuulmiskaupade ja 1} {1} {1}.
(4) meditsiiniline ja biotehnoloogia
①piesoelektriline mikrofluidiline kiip: kasutatakse bioloogilisteks katseteks nagu ravimite sõeluuring ja rakkude eraldamine, kontrollides vedeliku voolu mikrokannelites piesoelektrilise vibratsiooni kaudu .
②piesoelektrilised kirurgilised instrumendid, näiteks piesoelektrilised luusaag, kasutage täpse lõikamise ja kudede kahjustuste vähendamiseks kõrgsagedusliku vibratsiooni, muutes need sobivaks minimaalselt invasiivseks ortopeediliseks kirurgiaks .
(5) tarbeelektroonika ja nutikad seadmed
①Mobile telefoni vibratsioonimootor: mõned tipptasemel mobiiltelefonid kasutavad piesoelektrilisi vibraatoreid, millel on kiirem reageerimise omadused ja õrnema vibratsioonirežiim võrreldes traditsiooniliste ekstsentriliste rattamootoritega (näiteks iPhone'i Taptic mootor) .
②fingerprinti äratundmismoodul: piesoelektrilised sõrmejäljeandurid tunnevad sõrmejäljemustrid rõhu muutuste kaudu, mis on põhjustatud rõhust, millel on reostusevastase ja kõrge äratundmise täpsuse eelised .
2. tüüpilised rakenduse juhtumid
(1) Pooljuhtide tootmine: litograafiamasinates kasutatakse litograafialäätsede täpse liikumise kontrollimiseks piesoelektrilisi nanoplatforme, tagades kiibimustrite nanomeetri taseme kokkupuute täpsuse {.
(2) uued energiasõidukid: akupakkide vibratsiooni ja rõhu jälgimiseks kasutatakse piesoelektrilisi andureid, tagades aku ohutuse; Piesoelektriline energiakovester saab rehvide vibratsioonienergia muuta elektrienergiaks, et toiteallikaks elektroonikaseadmeid .
(3) Lennundus: Piesoelektrilisi materjale kasutatakse väga usaldusväärsete rõhuandurite tootmiseks, mis jälgivad õhusõidukite mootorites muutusi .
3. tehnoloogilised eelised ja väljakutsed
(1) Eelised: kiire reageerimiskiirus (nanosekundi tase), kõrge täpsus (nanomeeter/mikronurga teine tase), kompaktne struktuur, elektromagnetilisi häireid puuduvad, mis sobib ekstreemseteks keskkondadeks nagu kõrge temperatuur ja vaakum .
(2) Väljakutse: madal väljundjõud (nõuab võimendusmehhanismi), kõrge sõidupinge (tavaliselt kümned sadadele voltidele), potentsiaalsed väsimuse vananemisprobleemid pikaajalise kasutamise ajal, mida tuleb parandada materiaalse optimeerimise abil (näiteks tsirkoonaalt titanaadi piesoelektriline keraamiline PZT) ja vooluahela kujundus {2 {2} {2} {2} {2}.
Piesoelektriline tehnoloogia, millel on ainulaadsed "elektromehaanilise sidumise" omadused ", ulatub traditsioonilistest väljadest tipptasemel suundadele nagu intelligentne tootmine, kvanttehnoloogia ja biomeditsiin, muutudes mikro nano tehnoloogia üheks tugiks..
