Inti dari teknologi piezoelektrik didasarkan padaEfek piezoelektrik, yang mengacu pada fenomena di mana kristal tertentu (seperti kuarsa, keramik piezoelektrik, pvdf, dll.
Efek piezoelektrik positif (energi mekanik → energi listrik)
When a crystal is subjected to mechanical stresses such as pressure and tension, its internal charge distribution changes, and an equal amount of opposite numbered charges are generated on the surface, forming a potential difference. For example, when tapping a piezoelectric ceramic sheet, a weak current will be generated at both ends.
Efek piezoelektrik terbalik (energi listrik → energi mekanik)
Ketika medan listrik diterapkan di kedua ujung kristal, struktur kisinya mengalami deformasi reversibel (perpanjangan atau kontraksi), dan tingkat deformasi sebanding dengan kekuatan medan listrik . misalnya, menerapkan vibrasi {. {vibric {{2} {{2 {{{frequency {piezoelektrik {frequency {frequency {frequency {piezoelektrik 2 {2 akan menghasilkan piezoelektrik tinggi
1. bidang aplikasi teknologi piezoelektrik
(1) Drive dan penentuan posisi presisi (efek piezoelektrik terbalik)
①Piezoelectric Motor: Menggunakan getaran frekuensi tinggi bahan piezoelektrik untuk mendorong rotasi rotor, memiliki karakteristik respons cepat, akurasi tinggi, dan tidak ada gangguan elektromagnetik . biasanya digunakan untuk kontrol presisi {mesin litografi dan peralatan manufaktor {semikonduktor {semikonduktor {{semikonduktor {{Equipmine {{semikonduktor {{semikonduktor {{semikonduktor {{semikonduktor {{semikonduktor {{semikonduktor {{semikonduktor {semikonduktor {semikonduktor {semikonduktor {semikonduktor {semikonduktor {semikonduktor {semikonduktor {
②Piezoelektrik Platform Nanoposisi: Mencapai akurasi perpindahan nanometer (atau bahkan sub nanometer) melalui efek piezoelektrik terbalik, diterapkan pada peralatan penelitian ilmiah mutakhir seperti pemindaian mikroskop tunneling (STM) dan mikroskop gaya atom (AFM) {1}
③Piezoelektrik tabel ayunan/tabel putar: Seperti disebutkan sebelumnya, produk Xinmei digunakan untuk penyesuaian jalur optik laser, penyelarasan wafer semikonduktor, kalibrasi sudut komponen optik, dan skenario lainnya untuk mencapai kontrol sudut yang tepat pada mikro sudut tingkat kedua.
(2) Sensor dan pemanenan energi (efek piezoelektrik positif)
Sensor tekanan/getaran: Bahan piezoelektrik dapat mengubah getaran mekanis atau tekanan menjadi sinyal listrik untuk memantau getaran jembatan, diagnosis kesalahan mesin, monitor tekanan darah, dll . misalnya, keramik piezoelektrik dalam elektrik menggunakan spark -spark listrik melalui dampak instal -pie. efek .
②Piezoelectric Energy Harvester: Mengubah energi getaran di lingkungan (seperti mengemudi mobil, langkah kaki, operasi mekanis) menjadi energi listrik, memberikan daya untuk perangkat daya rendah seperti sensor IoT dan chip nirkabel, mencapai "powering mandiri" .
(3) bidang akustik dan ultrasonik
①ultrasonic Transducer: Menggunakan efek piezoelektrik terbalik untuk menghasilkan gelombang ultrasonik frekuensi tinggi untuk pencitraan ultrasound medis (B-ultrasound), pengujian non-destrastif industri (mendeteksi retakan internal dalam logam) {dan pembersihan ultrasonik (pembersihan bagian presisi pembersihan) {bagian presisi pembersihan) {dan pembersihan pembersihan bagian presisi pembersihan) {pembersihan pembersihan) {Ultrasonic PERBISSI) {Ultrasonic (bagian pembersihan pembersihan) {Ultrasonic (bagian pembersihan pembersihan) {Ultrasonic (bagian pembersihan pembersihan) {pembersihan pembersihan)
②Piezoelectric Speaker/Microphone: Speaker menghasilkan suara dengan menggetarkan bahan piezoelektrik, sedangkan mikrofon menghasilkan sinyal listrik dengan mengompresi bahan piezoelektrik dengan gelombang suara . biasanya digunakan dalam perangkat audio kecil seperti alat pendengaran {{{{headpones {1 {{1 {{1
(4) Medis dan Bioteknologi
Chip mikrofluida ①piezoelektrik: digunakan untuk eksperimen biologis seperti skrining obat dan pemisahan sel dengan mengendalikan aliran cairan dalam saluran mikro melalui getaran piezoelektrik .
②Piezoelektrik Instrumen bedah, seperti gergaji tulang piezoelektrik, menggunakan getaran frekuensi tinggi untuk mencapai pemotongan yang tepat dan mengurangi kerusakan jaringan, membuatnya cocok untuk operasi ortopedi minimal invasif .
(5) Elektronik konsumen dan perangkat pintar
① Motor Getaran Telepon Mobile: Beberapa ponsel kelas atas menggunakan vibrator piezoelektrik, yang memiliki karakteristik respons yang lebih cepat dan mode getaran yang lebih rumit dibandingkan dengan motor roda eksentrik tradisional (seperti mesin taptik iPhone) .
Modul Modul Pengenalan Cap Finger: Sensor sidik jari piezoelektrik mengenali pola sidik jari melalui perubahan muatan yang disebabkan oleh tekanan, yang memiliki keunggulan anti polusi dan akurasi pengakuan tinggi .
2. Kasus aplikasi yang khas
(1) Manufaktur semikonduktor: dalam mesin litografi, nanoplatform piezoelektrik digunakan untuk mengontrol pergerakan lensa litografi yang tepat, memastikan akurasi paparan tingkat nanometer dari pola chip .
(2) Kendaraan Energi Baru: Sensor piezoelektrik digunakan untuk memantau getaran dan tekanan paket baterai, memastikan keamanan baterai; Panen Energi Piezoelektrik dapat mengubah energi getaran ban menjadi energi listrik ke perangkat elektronik on-board .
(3) Aerospace: Bahan piezoelektrik digunakan untuk memproduksi sensor tekanan yang sangat andal yang memantau perubahan tekanan udara dan suhu di dalam mesin pesawat terbang .
3. Keuntungan dan tantangan teknologi
;
(2)Challenge: Low output force (requiring amplification mechanism), high driving voltage (usually tens to hundreds of volts), potential fatigue aging issues during long-term use, which need to be improved through material optimization (such as lead zirconate titanate piezoelectric ceramic PZT) and circuit design.
Teknologi piezoelektrik, dengan karakteristik unik dari "kopling elektromekanis", memanjang dari bidang tradisional ke arah mutakhir seperti manufaktur cerdas, teknologi kuantum, dan biomedis, menjadi salah satu dukungan inti dari teknologi nano mikro .
