Mae craidd technoleg piezoelectric yn seiliedig aryr effaith piezoelectric. Gellir ei rannu'n benodol yn ddau fath o effaith:
Effaith piezoelectric positif (egni mecanyddol → egni trydanol)
Pan fydd grisial yn destun straen mecanyddol fel pwysau a thensiwn, cynhyrchir ei newidiadau dosbarthiad gwefr mewnol, a chynhyrchir yr un faint o daliadau cyferbyniol ar yr wyneb, gan ffurfio gwahaniaeth posibl. Er enghraifft, wrth dapio dalen serameg piezoelectric, bydd cerrynt gwan yn cael ei gynhyrchu ar y ddau ben.
Gwrthdroi effaith piezoelectric (egni trydanol → egni mecanyddol)
Pan roddir maes trydan ar ddau ben grisial, mae ei strwythur dellt yn cael ei ddadffurfio cildroadwy (elongation neu grebachu), ac mae graddfa'r dadffurfiad yn gymesur â chryfder y maes trydan. Er enghraifft, bydd defnyddio foltedd eiledol i gerameg piezoelectric yn cynhyrchu dirgryniadau amledd uchel.
1. Meysydd cymhwyso technoleg piezoelectric
(1) Gyriant a lleoliad manwl (effaith piezoelectric gwrthdro)
Modur ①piezoelectric: Gan ddefnyddio dirgryniad amledd uchel deunyddiau piezoelectric i yrru cylchdro rotor, mae ganddo nodweddion ymateb cyflym, cywirdeb uchel, a dim ymyrraeth electromagnetig. Fe'i defnyddir yn gyffredin ar gyfer rheoli dadleoli manwl ar beiriannau lithograffeg ac offer gweithgynhyrchu lled -ddargludyddion.
Llwyfan nanopositioning ②piezoelectric: Cyflawni cywirdeb dadleoli nanomedr (neu hyd yn oed is-nanomedr) trwy'r effaith piezoelectric gwrthdro, wedi'i gymhwyso i offer ymchwil gwyddonol blaengar fel sganio microsgopeg twnelu (STM) a microsgop grym atomig (afm).
③Piezoelectric Swing Tabl/Tabl Rotari: Fel y soniwyd yn gynharach, defnyddir cynhyrchion Xinmei ar gyfer addasu llwybr optegol laser, aliniad wafer lled -ddargludyddion, graddnodi ongl cydran optegol, a senarios eraill i gyflawni rheolaeth ongl fanwl gywir ar yr anglyd micro ail lefel.
(2) Synwyryddion a chynaeafu ynni (effaith piezoelectric positif)
Synhwyrydd Pressure/Dirgryniad: Gall deunyddiau piezoelectric drosi dirgryniad mecanyddol neu bwysau yn signalau trydanol ar gyfer monitro dirgryniad pontydd, diagnosis nam injan, monitorau pwysedd gwaed, ac ati. Er enghraifft, mae'r serameg piezoelectric mewn ysgafnach yn cynhyrchu gwreichion trydan yn bositif, gan ddefnyddio'r effaith uchel.
②piezoelectric Energy Harvester: Yn trosi egni dirgryniad yn yr amgylchedd (megis gyrru ceir, ôl troed, gweithrediad mecanyddol) yn ynni trydanol, gan ddarparu pŵer ar gyfer dyfeisiau pŵer isel fel synwyryddion IoT a sglodion diwifr, cyflawni "hunan-bweru".
(3) Maes Acwsteg a Uwchsain
Transducer ①ultrasonic: Yn defnyddio'r effaith piezoelectric gwrthdro i gynhyrchu tonnau ultrasonig amledd uchel ar gyfer delweddu uwchsain meddygol (B-ultrasound), profion an-ddinistriol diwydiannol (canfod craciau mewnol mewn metelau), a glanhau uwchsonig (glanhau rhannau manwl gywirdeb).
Siaradwr/meicroffon ②piezoelectric: Mae'r siaradwr yn cynhyrchu sain trwy ddirgrynu deunyddiau piezoelectric, tra bod y meicroffon yn cynhyrchu signalau trydanol trwy gywasgu'r deunyddiau piezoelectric â thonnau sain. Fe'i defnyddir yn gyffredin mewn dyfeisiau sain bach fel cymhorthion clyw a chlustffonau.
(4) Meddygol a Biotechnoleg
Chip microfluidig ①piezoelectric: Fe'i defnyddir ar gyfer arbrofion biolegol fel sgrinio cyffuriau a gwahanu celloedd trwy reoli llif hylif mewn microchannels trwy ddirgryniad piezoelectric.
Mae offer llawfeddygol ②piezoelectric, fel llifiau esgyrn piezoelectric, yn defnyddio dirgryniad amledd uchel i gyflawni torri manwl gywir a lleihau difrod meinwe, gan eu gwneud yn addas ar gyfer llawfeddygaeth orthopedig lleiaf ymledol.
(5) Electroneg Defnyddwyr a Dyfeisiau Clyfar
Modur dirgryniad ffôn ①mobile: Mae rhai ffonau symudol pen uchel yn defnyddio dirgrynwyr piezoelectric, sydd â nodweddion ymateb cyflymach a modd dirgryniad mwy cain o gymharu â moduron olwyn ecsentrig traddodiadol (megis injan taptig iPhone).
Modiwl Cydnabod ②FingerPrint: Mae synwyryddion olion bysedd piezoelectric yn cydnabod patrymau olion bysedd trwy newidiadau gwefr a achosir gan bwysau, sydd â manteision gwrth -lygredd a chywirdeb cydnabyddiaeth uchel.
2. Achosion Cais.
(1) Gweithgynhyrchu lled -ddargludyddion: Mewn peiriannau lithograffeg, defnyddir nanoplatformau piezoelectric i reoli union symud lensys lithograffeg, gan sicrhau cywirdeb amlygiad lefel nanomedr patrymau sglodion.
(2) Cerbydau Ynni Newydd: Defnyddir synwyryddion piezoelectric i fonitro dirgryniad a phwysau pecynnau batri, gan sicrhau diogelwch batri; Gall y cynaeafwr ynni piezoelectric drosi egni dirgryniad teiars yn egni trydanol i bweru dyfeisiau electronig ar fwrdd y llong.
(3) Awyrofod: Defnyddir deunyddiau piezoelectric i gynhyrchu synwyryddion pwysau dibynadwy iawn sy'n monitro newidiadau mewn pwysau aer a thymheredd y tu mewn i beiriannau awyrennau.
Manteision a heriau 3.technolegol
(1) Manteision: Cyflymder ymateb cyflym (lefel nanosecond), cywirdeb uchel (nanomedr/ongl ficro ail lefel), strwythur cryno, dim ymyrraeth electromagnetig, sy'n addas ar gyfer amgylcheddau eithafol fel tymheredd uchel a gwactod.
(2) Her: grym allbwn isel (sy'n gofyn am fecanwaith ymhelaethu), foltedd gyrru uchel (degau fel arfer i gannoedd o foltiau), materion heneiddio blinder posibl yn ystod defnydd tymor hir, y mae angen eu gwella trwy optimeiddio materol (megis pibellog zirconate titanate plwm piezoelectric piezoelectric PZT) a dyluniad cylched.
Mae technoleg piezoelectric, gyda'i nodweddion unigryw o "gyplu electromecanyddol", yn ymestyn o feysydd traddodiadol i gyfeiriadau blaengar fel gweithgynhyrchu deallus, technoleg cwantwm, a biofeddygaeth, gan ddod yn un o gefnogaeth graidd technoleg micro nano.
