Piezoelektrik teknolojisinin çekirdeğipiezoelektrik etki, bazı kristallerin (kuvars, piezoelektrik seramikler, pvdf, vb..) mekanik stres altında yükler ürettiği veya bir elektrik alanının etkisi altında deformasyona tabi tutulduğu fenomeni ifade eden (.}}:
Pozitif piezoelektrik etki (mekanik enerji → elektrik enerjisi)
Bir kristal basınç ve gerginlik gibi mekanik gerilmelere tabi tutulduğunda, iç yük dağılımı değişiklikleri ve yüzeyde eşit miktarda zıt numaralı yük üretildiğinde, örneğin bir piezoelektrik seramik tabakaya dokunurken, her iki uçta zayıf bir akım üretilecektir .
Ters piezoelektrik etki (elektrik enerjisi → mekanik enerji)
Bir kristalin her iki ucuna bir elektrik alanı uygulandığında, kafes yapısı geri dönüşümlü deformasyona (uzama veya kasılma) geçirdiğinde ve deformasyon derecesi, örneğin elektrik alanının mukavemetiyle orantılıdır, örneğin piezoelektrik seramiklerine alternatif bir voltaj uygulanması {{{{
1. piezoelektrik teknolojisinin uygulama alanları
(1) Hassas sürücü ve konumlandırma (ters piezoelektrik etki)
①Piezoelektrik Motor: Rotor rotasyonunu artırmak için piezoelektrik malzemelerin yüksek frekanslı titreşimini kullanarak, hızlı tepki, yüksek doğruluk ve . Yaygın olarak, litografi makinelerinin ve semisükleme ekipmanının hassas bir deployu kontrolü için kullanılır {{2}
②Piezoelektrik Nanopozisyon Platformu: Tarama Tünel Mikroskopisi (STM) ve Atomik Kuvvet Mikroskopisi (AFM)} gibi en son bilimsel araştırma ekipmanlarına uygulanan nanometre (veya hatta alt nanometre) yer değiştirme doğruluğunun elde edilmesi,}
③Piezoelektrik salınım tablosu/döner Tablo: Daha önce de belirtildiği gibi, lazer optik yol ayarlaması, yarı iletken gofret hizalaması, optik bileşen açısı kalibrasyonu ve diğer senaryolar için mikro açı ikinci seviyesinde hassas açı kontrolü elde etmek için kullanılır . .
(2) sensörler ve enerji hasadı (pozitif piezoelektrik etki)
① Basınç/Titreşim Sensörü: Piezoelektrik Malzemeler Mekanik Titreşim veya Basıncı Köprü Titreşimi, Motor Hatası Teşhisi, Kan Basıncı Monitörleri, vb.
②Piezoelektrik Enerji Tasarıcı: Çevredeki titreşim enerjisini (araba sürüşü, ayak sesleri, mekanik çalışma gibi) elektrik enerjisine dönüştürür, IoT sensörleri ve kablosuz cips gibi düşük güç aygıtları için güç sağlar, "Kendi kendine güç" ü elde eder .}
(3) Akustik ve ultrason alanı
①ultrasonik dönüştürücü: Tıbbi ultrason görüntüleme (B-ultrason), endüstriyel tahribatsız test (metallerde iç çatlaklar tespit etmek) ve ultrasonik temizleme (kavitasyon etkisi yoluyla temizleme) . ile temizleme) üretmek için ters piezoelektrik etkiyi kullanır ..
②Piezoelektrik hoparlör/mikrofon: Hoparlör titreşimli piezoelektrik malzemelerle ses üretirken, mikrofon piezoelektrik malzemeleri . Ses dalgalarıyla sıkıştırarak elektrik sinyalleri üretir . . {
(4) Tıbbi ve biyoteknoloji
①Piezoelektrik mikroakışkan çip: Piezoelektrik titreşim yoluyla mikrokanallarda sıvı akışını kontrol ederek ilaç taraması ve hücre ayırma gibi biyolojik deneyler için kullanılır .
Piezoelektrik kemik testereleri gibi piezoelektrik cerrahi aletler, hassas kesme ve doku hasarını azaltmak için yüksek frekanslı titreşim kullanın, bu da onları minimal invaziv ortopedik cerrahi için uygun hale getirir .
(5) Tüketici elektroniği ve akıllı cihazlar
①mobile telefon Titreşim Motoru: Bazı üst düzey cep telefonları, geleneksel eksantrik tekerlek motorlarına (iPhone'un Taptik Motoru gibi) kıyasla daha hızlı tepki ve daha hassas titreşim moduna sahip piezoelektrik vibratörler kullanıyor .
②Fingerprint tanıma modülü: piezoelektrik parmak izi sensörleri, anti kirlilik ve yüksek tanıma doğruluğunun avantajlarına sahip olan basınçtan kaynaklanan yük değişiklikleri yoluyla parmak izi desenlerini tanır .
2. tipik uygulama durumları
(1) Yarıiletken Üretimi: Litografi makinelerinde, piezoelektrik nanoplatformlar, litografi lenslerinin kesin hareketini kontrol etmek için kullanılır ve ChIP paternlerinin nanometre seviyesi maruz kalma doğruluğunu sağlar .
(2) Yeni enerji araçları: Piezoelektrik sensörler, pil paketlerinin titreşimini ve basıncını izlemek için kullanılır ve pil güvenliğini sağlar; Piezoelektrik Enerji Tasarıcı, lastik titreşim enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilir ve yerleşik elektronik cihazlara güç verebilir .
(3) Havacılık ve Uzay: Piezoelektrik malzemeler, uçak motorları içindeki hava basıncı ve sıcaklıktaki değişiklikleri izleyen oldukça güvenilir basınç sensörleri üretmek için kullanılır .
3. Teknolojik avantajlar ve zorluklar
(1) Avantajlar: Hızlı tepki hızı (nanosaniye seviyesi), yüksek doğruluk (nanometre/mikro açı ikinci seviye), kompakt yapı, elektromanyetik girişim yok, yüksek sıcaklık ve vakum gibi aşırı ortamlar için uygun .
(2) Zorluk: düşük çıkış kuvveti (amplifikasyon mekanizması gerektirir), yüksek sürüş voltajı (genellikle on ila yüzlerce volt), uzun süreli kullanım sırasında potansiyel yorgunluk yaşlanma sorunları (gibi kurşun zirkonat titanat piezoelektrik seramik PZT) ve devre tasarımı {2}
Piezoelektrik teknolojisi, "elektromekanik birleştirme" nin benzersiz özellikleriyle, geleneksel alanlardan akıllı üretim, kuantum teknolojisi ve biyomıp gibi en son yönlere kadar uzanıyor ve mikro nano teknolojisinin temel desteklerinden biri haline geliyor .
