그들의 놀라운 특성으로 전기를 생산하다 사용하지 않는 장치의 진동으로 인해 압전 재료 혁신적인 전력 수확기로 부상하고 있습니다. 이러한 재료에 대한 연구로 인해 오늘날 선택할 수있는 다양한 압전 재료가 있습니다. 이러한 재료의 특징은 다른 사양입니다. 그러나 우리의 요구 사항에 맞는 재료를 선택하는 방법은 무엇입니까? 무엇을 찾아야합니까? 무엇입니까 유형 압전 기재? 이 기사에서는 다양한 유형의 압전 재료와 그 특성을 살펴 봅니다. 이 기사는 제품의 압전 재료를 선택할 때 찾아야 할 5 가지 기본 장점을 설명합니다.

압전 재료의 유형

다양한 유형의 압전 재료에는 다음이 포함됩니다.

압전 재료의 유형

1). 자연적 존재

이 결정은 비 중심 대칭 결정 격자가있는 이방성 유전체입니다. Quartz, Rochelle salt, Topaz, Tourmaline-group minerals 및 실크, 나무, 에나멜, 뼈, 머리카락, 고무, 상아질과 같은 일부 유기 물질과 같은 결정 물질이이 범주에 속합니다.

2). 인공 합성 재료

재료 강유전성 압전 재료를 준비하는 데 사용됩니다. 인공 재료는 5 가지 주요 범주로 분류됩니다. 석영 아날로그, 세라믹, 폴리머, 복합재 및 박막 .

폴리머 : 폴리 비닐 리 덴디 플루오 라이드, PVDF 또는 PVF2.
합성물 : 압전 복합물 의 업그레이드입니다 압전 중합체 . 두 가지 유형이 있습니다.
압전 재료가 침지 된 압전 폴리머 전기 패시브 매트릭스 .
두 개의 서로 다른 세라믹을 사용하여 만든 피에조 복합재 예제 BaTiO3 섬유 강화 PZT 매트릭스 .
페 로브 스카이 트로 결정 구조를 가진 인공 압전 : 티탄산 바륨, 티탄산 납, 티탄산 지르콘 산 납 (PZT), 니오브 산 칼륨, 니오브 산 리튬, 탄탈 산 리튬 및 기타 무연 압전 세라믹.

다양한 압전 재료의 특성

다른 압전 재료의 특성은 다음과 같습니다.

석영

석영은 가장 널리 사용되는 단결정 압전 재료입니다. 단결정 재료는 벌크 파 전파의 절단 및 방향에 따라 다른 재료 특성을 나타냅니다. 석영 발진기 AT-cut의 두께 전단 모드에서 작동하는 것은 컴퓨터, TV 및 VCR에 사용됩니다.
S.A.W. X- 전파가있는 ST- 컷 석영이 사용됩니다. 석영은 기계적 품질 계수가 매우 높습니다. 제곱미터> 105.

니오브 산 리튬 및 탄탈 산 리튬

이 물질은 산소 팔면체로 구성됩니다.
이 물질의 큐리 온도는 1210 년 과 6600c 각기.
이 재료는 표면 탄성파에 대해 높은 전기 기계 결합 계수를 가지고 있습니다.

바륨 티타 네이트

이러한 자료 도판 트 Pb 또는 Ca 이온과 같은 정방 정상 더 넓은 온도 범위에서.
이들은 처음에 Langevin 유형 압전 진동기.

월

Nb5 + 또는 Tr5 +와 같은 도너 이온으로 PZT를 도핑하면 PZT-5와 같은 부드러운 PZT가 제공됩니다.
Fe3 + 또는 Sc3 +와 같은 수용체 이온으로 PZT를 도핑하면 PZT-8과 같은 단단한 PZT가 제공됩니다.

납 티타늄 세라믹

평면 결합이 매우 낮기 때문에 선명한 초음파 영상을 생성 할 수 있습니다.
최근 초음파 변환기 및 전기 기계 액추에이터 단결정 이완기 MPB (morphotropic phase boundary)를 갖는 강유전체가 개발되고 있습니다.

압전 폴리머

압전 폴리머는 다음과 같은 일반적인 특성을 가지고 있습니다.

액추에이터에 적합한 작은 압전 d 상수.
큰 g 상수로 좋은 선택 센서로 .
이 소재는 가벼운 무게와 부드러운 탄성으로 인해 물이나 인체와 어울리는 음향 임피던스가 좋습니다.
낮은 QM으로 인한 넓은 공진 대역폭.
이러한 자료는 지향성 마이크 과 초음파 수중 청음기.

압전 복합재

“아날로그-디지털 변환기 예 ”

압전 세라믹과 폴리머 상으로 구성된 압전 복합재는 우수한 압전 재료를 형성합니다.
높은 결합 계수, 낮은 음향 임피던스 , 기계적 유연성이 이러한 재료의 특징입니다.
이러한 재료는 특히 수중 음파 탐지기 및 의료 진단용 초음파 변환기 응용 분야에 사용됩니다.

박막

벌크 음향 및 표면 음향 파 장치 용 박막 ZnO 큰 압전 결합이 있기 때문에 널리 사용됩니다.

최고의 압전 재료는 무엇입니까?

압전 재료는 응용 분야의 요구 사항에 따라 선택됩니다. 우리의 요구 사항을 쉽게 충족시킬 수있는 재료가 최고로 간주 될 수 있습니다. 압전 재료를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다.

압전의 5 가지 중요한 장점은 다음과 같습니다.

1. 전기 기계 결합 계수 k

k2 = (저장된 기계 에너지 / 입력 전기 에너지) 또는
k2 = (저장된 전기 에너지 / 입력 기계 에너지)

2. 압전 변형 상수 d

유도 변형률 x와 전기장의 관계를 설명합니다. IS 같이 x = d.E.

3. 압전 전압 상수 g

지 외부 응력 X와 유도 전기장 E 사이의 관계를 다음과 같이 정의합니다. E = g.X.
관계 사용 P = d.X. 우리는 말할 수있다 g = d / ε0 .ε. 어디 ε = 유전율.

4. 기계적 품질 계수 QM

이 매개 변수는 전기 기계 공명 시스템.

QM = ω0 / 2 ω.

5. 음향 임피던스 Z

이 매개 변수는 두 재료 간의 음향 에너지 전달을 평가합니다. 이것은 다음과 같이 정의됩니다.

Z2 = (압력 / 체적 속도).

고체 재료 Z = √ρ.√ϲ 여기서 ρ는 밀도이고 ϲ는 탄성 강성 재료의.

압전 특성 표

형질	상징	단위	BaTiO_삼	월	PVDF
밀도	-	10^삼kg / m^삼	5.7	7.5	1.78
상대 유전율	유럽 연합₀	-	1700 년	1200	12
압전	d31	10^-12C / N	78	110	2. 3
일정한	g31	10^-삼Vm / N	5	10	216 “광섬유 센서 작동 원리 ”
전압 상수	...에₃₁	1kHz에서	이십 일	30	12

폴리머는 세라믹에 비해 압전 상수가 낮습니다.
세라믹 기반 재료의 형상 변화는 동일한 전압을 가할 때 폴리머 기반 재료보다 더 큽니다.
압전 전압 계수 PVDF 더 나은 재료입니다 센서 응용 .
더 큰 전기 기계 결합 계수로 인해 월 기계적 응력을 전기 에너지로 변환해야하는 응용 분야에 사용됩니다.
선택시 고려해야 할 세 가지 매개 변수 압전 재료 기계적 공명 하에서 작동하는 애플리케이션의 경우 기계적 품질 계수 , 전기 기계 결합 계수 , 및 유전 상수 . 이러한 매개 변수의 크기가 클수록 응용 분야에 가장 적합한 재료입니다.
큰 재료 압전 변형 계수 , 크게 비 히스테리시스 변형 수준 최선이다 액추에이터 .
높은 재료 전기 기계 결합 계수 과 고유 전율 최고입니다 변환기 .
낮은 유전 손실 사용되는 재료에 중요합니다. 공진에서 벗어난 주파수 낮은 열 발생을 설명하는 애플리케이션.