Les caractéristiques de la céramique piézoélectrique et de l'effet piézoélectrique
Céramiques ayant un effet piézoélectrique&'GG'. sur les transducteurs à ultrasons sont appelés céramiques piézoélectriques. Les céramiques piézoélectriques sont généralement formées par des réactions chimiques entre plusieurs composés oxydants ou composés d'acide carbonique au cours du processus de frittage. Le processus de fabrication est similaire à celui des céramiques électroniques ordinaires.
Les céramiques piézoélectriques sont le choix préféré pour fabriquer des transducteurs à ultrasons en raison de leur résistance physique élevée, de leur inertie chimique et de leurs coûts de fabrication relativement bon marché. La céramique piézoélectrique peut être utilisée pour fabriquer des articles tels que des transducteurs à ultrasons, des condensateurs en céramique, des capteurs et des actionneurs.
Caractéristiques des céramiques piézoélectriques
Les céramiques piézoélectriques sont des matériaux piézoélectriques artificiels. Les matériaux piézoélectriques sont des matériaux qui peuvent générer de l'électricité en raison de contraintes mécaniques. Lorsqu'une tension est appliquée, le matériau piézoélectrique se déforme. Tous les matériaux piézoélectriques sont non conducteurs afin de produire un effet et un travail piézoélectriques.
Les céramiques piézoélectriques génèrent une tension correspondant à la contrainte mécanique appliquée. Habituellement utilisé comme récupérateur d'énergie, allumeur à gaz et capteur pour détecter la pression, l'accélération et la vitesse angulaire.
Les céramiques piézoélectriques génèrent un déplacement correspondant à la tension appliquée. Ceci est couramment utilisé pour les applications d'actionneurs linéaires telles que les injecteurs piézoélectriques, les systèmes de nano-positionnement et anti-vibration. Par rapport aux actionneurs électroniques et hydrauliques, les céramiques piézoélectriques présentent les avantages d'une réponse rapide, d'une haute pression et d'une résonance de fonctionnement précise.
Les céramiques piézoélectriques ont des vibrations naturelles en termes de forme et de taille. Lorsqu'un champ électrique d'une certaine fréquence (appelée fréquence de résonance) est appliqué, la céramique piézoélectrique vibre avec une grande amplitude, montrant ainsi le courant maximal. Cette fonction est utilisée dans les vibrateurs à ultrasons, tels que les machines à laver, les humidificateurs, les sonars, les filtres de signaux électriques et les moteurs à ultrasons.
Matériaux céramiques piézoélectriques
Des matériaux tels que le titanate de baryum, le titanate de zirconate de plomb et le niobate de lithium sont les principales matières premières pour la fabrication de céramiques piézoélectriques. Ce sont des matériaux synthétiques et il a été prouvé qu'ils ont une plus grande capacité de production d'énergie que la plupart des matériaux naturels. Le titanate de zirconate de plomb (PZT) est la matière première la plus courante pour la fabrication de céramiques piézoélectriques. Il est fabriqué et produit à partir de deux éléments chimiques (à haute température), le plomb et le zirconium.
Feuille de céramique piézoélectrique pour transducteur
Les céramiques PZT ont une sensibilité et une température de travail plus élevées que les autres céramiques piézoélectriques. La caractéristique distinctive du PZT est sa grande piézoélectricité. Le PZT a une structure cristalline de type pérovskite, qui convient à la réalisation d'une grande piézoélectricité. De plus, les fonctions peuvent être améliorées grâce à l'optimisation des composants.
Effet piézoélectrique
Les cristaux irréguliers se rassemblent sous forme de matériaux piézoélectriques. La structure de ces cristaux n'est pas symétrique, mais ils existent toujours dans un équilibre électriquement neutre. Cependant, une fois qu'une pression mécanique est appliquée à ces cristaux piézoélectriques, leur structure sera déformée et les atomes seront poussés pour produire des cristaux capables de conduire le courant. Si vous utilisez le même cristal piézoélectrique et que vous lui appliquez un courant électrique, le cristal se dilate et se contracte, convertissant ainsi l'énergie électrique en énergie mécanique.
Les céramiques piézoélectriques sont des matériaux piézoélectriques et présentent l'effet piézoélectrique&'GG'; que les matériaux piézoélectriques ont généralement. L'effet piézoélectrique est provoqué par l'interaction électromécanique linéaire entre l'état mécanique et l'état électrique dans le matériau cristallin. L'effet piézoélectrique est divisé en effet piézoélectrique direct et effet piézoélectrique inverse. L'effet piézoélectrique est réversible. Lorsqu'une minuscule force externe agit dessus, elle peut transformer l'énergie mécanique en énergie électrique. Une fois qu'une tension alternative est appliquée entre les groupes de feuilles céramiques piézoélectriques, l'énergie électrique sera inversée en énergie mécanique.
Effet piézoélectrique direct
L'effet piézoélectrique direct est causé par une contrainte directe sur le matériau. Cela se produit lorsque deux plaques métalliques sont généralement utilisées pour appliquer une pression sur un morceau de matériau piézoélectrique (tel qu'un cristal ou une céramique). En plaçant simplement le cristal piézoélectrique entre deux plaques métalliques, à ce moment, le matériau est en parfait équilibre et ne conduit pas de courant. Une fois que la plaque métallique applique une pression mécanique sur le matériau, lorsque le cristal est perturbé par la pression ou d'autres contraintes, le déséquilibre de charge provoquera une différence. Des charges négatives et positives excessives apparaissent sur les côtés opposés de la surface du cristal. La plaque métallique recueille ces charges, qui peuvent être utilisées pour générer une tension et envoyer du courant à travers le circuit. Ce processus est un effet piézoélectrique direct.
Effet piézoélectrique inverse
Un cristal piézoélectrique est placé entre les deux plaques métalliques, et la structure du cristal est en parfait équilibre sans aucun changement. Une fois l'énergie électrique appliquée au cristal, la structure du cristal se contracte et se dilate. Au fur et à mesure que la structure cristalline se dilate et se contracte, elle convertit l'énergie électrique reçue et libère de l'énergie mécanique sous forme d'ondes sonores. Le courant force les atomes du matériau à vibrer d'avant en arrière. Ce processus est appelé effet piézoélectrique inverse. L'effet piézoélectrique inversé aide à développer des dispositifs qui génèrent des ondes sonores, tels que des haut-parleurs et des buzzers.
En tant qu'élément central du transducteur à ultrasons, la céramique piézoélectrique du PZT-8 a un facteur de qualité Qm plus élevé, une température de travail sûre plus élevée (température de Curie) et une perte diélectrique inférieure (tanδ). Cela garantit également son efficacité et sa stabilité de conversion électromécanique élevées.
