التطبيقات الصناعية للسيراميك الكهرضغطية
السيراميك الكهربائي الانضغاطي عبارة عن مواد وظيفية غير عضوية غير عضوية جديدة ذات تقنية عالية. مع البحث المستمر المتعمق وتحسين المواد والعمليات ، أصبح تطبيق تكنولوجيا السيراميك الكهرضغطية أكثر وأكثر شمولاً. تم استخدام المواد الكهرضغطية على نطاق واسع في مجالات المستشعرات والمشغلات ومحولات الطاقة والاختبار غير المدمر وتكنولوجيا الاتصالات مثل المواد الميكانيكية والكهربائية والصوتية والضوء والحرارة. مع تطور التكنولوجيا الفائقة ، سيصبح تطبيق السيراميك الكهرضغطية أوسع وأوسع.
تعتبر المادة الأساسية عاملاً رئيسيًا في تحديد أداء المنتج. في الوقت الحاضر ، تعتبر مواد السيراميك الكهروإجهادية مع مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الضغط العالي والحساسية العالية والفقد المنخفض هي اتجاهات البحث والتطوير المعترف بها للصناعة العالمية. على الرغم من وجود العديد من الأبحاث حول مواد السيراميك الكهروضغطية الخالية من الرصاص ، إلا أنها لم تصل بعد إلى المستوى العملي. المستوى ، ولا يمكن أن تحل محل السيراميك الكهرضغطية الحالي المحتوي على الرصاص على المدى القصير.
لقد أتاح ظهور عصر الإنترنت عبر الهاتف المحمول وظهور الطلب على المعدات الطرفية الصغيرة والرقيقة للغاية والموثوقية العالية واستهلاك الطاقة المنخفض فرصة جيدة لتطبيق وتطوير منتجات السيراميك الكهرضغطية. يمكن تصنيع المنتجات المصفحة بشكل خاص في أجهزة استقبال كهرضغطية ، ومكبرات صوت ، وأنظمة صوت الغلاف الخلفي للهاتف المحمول ، وأنظمة صوت اهتزاز الشاشة ، وميكروفونات MEMS ، ومحولات طاقة تعويض كهرضغطية عالية التردد ، وما إلى ذلك. المنتجات التقليدية هي أفضل خيار لمحطات الاتصالات المتنقلة. المنتجات الرقيقة هي اتجاه المستقبل.
لا تُستخدم الأجهزة الخزفية الكهرضغطية على نطاق واسع في المنتجات الصناعية والمدنية فحسب ، بل لها أيضًا عدد كبير من التطبيقات في الجيش. على سبيل المثال ، يتم تصنيع السيراميك الكهروإجهادي في محولات صوتية تحت الماء ، والتي يمكن استخدامها كزوج من "العيون" الساطعة للغواصات النووية ، والتي يمكنها القيام بسلاسة بالملاحة تحت الماء ، والتواصل ، واستطلاع سفن العدو ، وتنظيف ألغام العدو. يمكن للصمامات الكهرضغطية أن تشعل وتفجر بدقة القنابل الخارقة للدروع والأسلحة الفتاكة الأخرى ؛ تعد مشغلات الإزاحة الدقيقة الكهروإجهادية مكونًا رئيسيًا لا غنى عنه في أنظمة تحديد المواقع بدقة ؛ الجيروسكوبات الكهرضغطية المصنوعة من السيراميك الكهرضغطية لا غنى عنها في الفضاء. "قائد الدفة" المفقود وما إلى ذلك.
يتم استخدام السيراميك الكهرضغطية في مجموعة واسعة من التطبيقات. بعض التطبيقات الرئيسية مذكورة أدناه:
(1) محول كهربائي صوتي
تُستخدم محولات الطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي في العديد من أجهزة الإنذار ، وميكروفونات التوصيل العظمي ، وأجهزة الاستقبال ، ومكبرات الصوت الكهروضغطية ، وما إلى ذلك.
يمكن استخدام الإنذار لجميع أنواع أجهزة الإنذار للأجهزة المنزلية ، وأجهزة الإنذار من الدخان ، وأجهزة الإنذار ضد السرقة للسيارات ، والحماية من الحرائق ، وأجهزة الإنذار الشخصية ، وما إلى ذلك. يحول ميكروفون التوصيل العظمي الإشارة الصوتية لاهتزاز عظام الأذن إلى إشارات كهربائية ، وذلك لتحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية. جيل جديد من أجهزة الإرسال المضادة للضوضاء المرسلة إلى الطرف المستقبل ، مثل سماعات البلوتوث هذه متوفرة حاليًا في اليابان ؛ تتميز أجهزة الاستقبال ومكبرات الصوت الكهروإجهادية بخصائص استهلاك الطاقة الرقيق للغاية والمنخفض.
لم تحل محولات الطاقة الكهروضوئية المستخدمة في أجهزة الإنذار العامة محل المنتجات بعد ، ولا يزال لديها سوق كبير ، في حين أن أجهزة الإنذار ذات الضغط العالي في البيئات الخاصة سيكون لها زيادة أكبر في أجهزة الإنذار ؛ مع تطور استهلاك الطاقة ، ستصبح أجهزة الاستقبال ومكبرات الصوت الكهروإجهادية أفضل الخيارات للمحطات الطرفية المحمولة ، وستكون لها آفاق جيدة في السوق.
(2) محول بالموجات فوق الصوتية
محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية مناسبة للمحركات فوق الصوتية ، الانحلال بالموجات فوق الصوتية ، السونار ، التنظيف بالموجات فوق الصوتية ، اللحام بالموجات فوق الصوتية ، الجمال بالموجات فوق الصوتية ، المعالجة بالموجات فوق الصوتية ، التكاثر بالموجات فوق الصوتية ، القياس عن بعد والتحكم عن بعد ، مراقبة حركة المرور ، المدى ، كشف التسرب ، كشف التدفق والحرارة ، جمع معلومات التصوير الآلي ، إلخ.
لا توجد حاليًا منتجات بديلة لمحولات الطاقة فوق الصوتية ، ويتطور سوق تطبيقاتها بشكل مطرد. على وجه الخصوص ، فإن التدفئة الشمالية ستنفذ القياس والشحن ، وبالتالي فإن مستشعر الحرارة سيكون له سوق كبير.
(3) محول الصوت تحت الماء
في المعارك البحرية أصعب ما يمكن التعامل معه هو الغواصات التي تستطيع الغطس في البحر لفترة طويلة ومهاجمة الموانئ والسفن دون علم مسببة صداعا كبيرا للعدو. كيف تجد غواصات العدو؟ لا يمكنك الاعتماد على عينيك ، ولا يمكنك استخدام الرادار ، لأن الموجات الكهرومغناطيسية ستضعف بشدة في مياه البحر ولا يمكنها نقل الإشارات بشكل فعال. يعتمد اكتشاف الغواصات على السونار - آذان تحت الماء. السيراميك الكهربائي الانضغاطي هو مادة صنع السونار. تنبعث منه موجات فوق صوتية ، والتي تنعكس عند مواجهة الغواصات. بعد استلامها ومعالجتها ، يمكن قياس السمت والمسافة بين غواصات العدو. هذا تطبيق لا غنى عنه لتكنولوجيا الدفاع الوطني ، ويكمن تطورها في زيادة قوة الإرسال وتحسين حساسية الاستقبال ، بحيث يمكن تحسين مسافة الكشف بشكل كامل.
(4) نظام التخميد الاهتزاز الكهرضغطية
يمكن تقسيم أنظمة تقليل الاهتزاز الكهرضغطية إلى تقليل الاهتزاز السلبي وتقليل الاهتزاز النشط. تقليل الاهتزاز السلبي هو إعداد طبقة من فيلم المقاومة على سطح السيراميك الكهرضغطية ، وتحويل السيراميك الكهروضغطي الاهتزاز أو الضوضاء إلى طاقة كهربائية ، ويتم تحويل التيار إلى طاقة حرارية من خلال فيلم المقاومة ، ويتم تصدير الطاقة الحرارية من خلال الموصل الحراري إلى تلعب دور تقليل الاهتزاز وتقليل الضوضاء ؛ تقليل الاهتزاز النشط هو تركيب السيراميك الكهرضغطية على الجسم لتقليل الاهتزاز ، وتحويل شكل موجة الاهتزاز إلى إشارة الجهد المقابلة ، وإجراء اهتزاز عكسي من خلال ضبط الطور والتضخيم إلى محول الطاقة المقترن بالعنصر الاهتزازي ، وبالتالي قمع الاهتزاز لتحقيق الغرض من تقليل الاهتزاز. لا توجد العديد من التطبيقات من هذا النوع في الوقت الحالي ، ومعظمها لا يزال في المرحلة التجريبية ، مثل أنظمة تقليل ضوضاء الكمبيوتر وتقليل الاهتزاز التي تتطلبها بعض الأجهزة العسكرية ، وما إلى ذلك ، وسيكون لها آفاق جيدة في السوق.
(5) مشغل كهرضغطية
تنقسم عناصر التشغيل الخزفية الكهروإجهادية إلى نوع تمدد جانبي متآلف ، ونوع الانحناء ، ونوع مصفح بسمك ، ونوع مصفح جانبي ، ونوع الأنبوب ، ونوع الصنج ، وما إلى ذلك ، وهي تستخدم على نطاق واسع في الفضاء ، وحاقنات السكك الحديدية المشتركة ، والصمامات الذكية عالية السرعة ، وتحديد المواقع بالنانومتر ، الآلات الدقيقة ، نظام تعويض الإزاحة الجزئي الدوراني بالليزر ، التحكم في تشوه المرآة القابلة للتشوه ، محرك الأقراص الثابتة (موضع الرأس المغناطيسي) ، الأداة البصرية (ضبط المحور البصري ، ضبط التركيز) ، المضخة الكهرضغطية ، نظام الجاكار المحبوك ، القارئ الأعمى ، إلخ. المشغلات صعبة من الناحية الفنية ، وحالياً فقط عدد قليل من الشركات في العالم يمكنها القيام بها. بداية الصين بطيئة. في الوقت الحاضر ، استخدمت آلات حياكة الجاكار بالكمبيوتر مشغلات كهرضغطية بكميات كبيرة. ، أصبحت Pante Electric Ceramics واحدة من الشركات المصنعة التي يمكنها تصنيع مجموعة كاملة من المشغلات الكهرضغطية ، وبدأت التطبيقات المحلية تتشكل تدريجياً ، ومن المتوقع أن تشكل سوقًا أكبر في المستقبل.
(6) حصاد الطاقة الكهرضغطية
البطانيات الكهرضغطية (استخدمت اليابان بطانيات كهرضغطية لتشغيل إشارات مترو الأنفاق) ، أحذية كهرضغطية (ضع أجهزة تجميع الطاقة الكهرضغطية على نعل الأحذية لتوليد الكهرباء عند المشي ، والتي يمكن استخدامها لشحن البطاريات وتدفئة جسم الحذاء ، إلخ) ، توليد طاقة العضلات (مصدر الطاقة للأجهزة الإلكترونية المزروعة في الجسم) ، وحصاد طاقة اهتزاز السيارة الكهربائية الهجينة والكاملة (والذي لا يمكن أن يحسن تأثير تقليل الاهتزاز فحسب ، بل يطيل أيضًا توفير الطاقة عن طريق تغذية الطاقة الكهربائية المجمعة في البطارية) ، توليد الطاقة من أمواج المحيط ، إلخ. تستخدم حاصدة الطاقة الخزفية الكهرضغطية كمصدر طاقة دائم للأجهزة الإلكترونية الحيوية. تم الإبلاغ عن هذا المشروع ، وبدأت المؤسسات البحثية المحلية في دراسته ، مما سيوفر للمرضى الذين لديهم أجهزة كهربائية مزروعة من آلام تغيير البطاريات ؛ إن استعادة طاقة اهتزاز السيارة أيضًا ستصبح جزءًا لا غنى عنه في جميع المركبات الكهربائية والهجينة ؛ لدى بلدي خط ساحلي طويل ، وسيصبح توليد الطاقة من الأمواج أيضًا مصدر طاقة جديدًا أنظف وأقل تكلفة.
(7) جهاز تردد كهرضغطية
تُستخدم الرنانات والمرشحات والفخاخ وما إلى ذلك ، المصنوعة من الخصائص الرنانة للسيراميك الكهرضغطية ، لتوليد إشارات التردد ومعالجتها. عادة ما تتناقص أجهزة معالجة التردد مثل المرشحات بسرعة ، لذا فإن سوقها في مرحلة انكماش سريع.
(8) محول كهرضغطية
تستخدم المحولات الكهروإجهادية بشكل أساسي لإمدادات الطاقة ذات التيار الصغير والجهد العالي. كان الهدف الرئيسي للتطبيق في البحث والتطوير الأصلي هو مصدر طاقة الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، ولكن معظمها الآن يستخدم مصابيح LED الخلفية ولم تعد بحاجة إلى مصادر طاقة عالية الجهد ومنخفضة التيار ، لذا الآن فقط يتم استخدام بعض الهراوات الكهربائية الصغيرة ومولدات الأيونات السالبة. سوق تطبيق كبير.
(9) عنصر الاشتعال بالتفجير الكهرضغطية
سوف تنفجر القذيفة الخارقة للدروع التي أطلقها المدفع المضاد للدبابات فور ملامستها للدبابة ، مما يؤدي إلى تحطيمها. وذلك لأن الرأس الحربي مزود بخزف كهربائي انضغاطي ، والذي يمكنه تحويل القوة الميكانيكية القوية عندما يصطدمان بجهد كهربائي عالي لحظي ، وينفجر شرارة لتفجير المادة المتفجرة. الآن مواقد الغاز والولاعات مصنوعة أيضًا من السيراميك الكهروضغطي. ما دمت تضغط على زر الإشعال بإصبعك ، يمكن أن يولد السيراميك الكهروضغطي الموجود في الولاعة جهدًا عاليًا ، ويشكل شرارات كهربائية ويشعل الغاز ، ويمكن استخدامه لفترة طويلة. لذلك ، الولاعات الكهروضغطية ليست سهلة الاستخدام وآمنة وموثوقة فحسب ، بل تتمتع أيضًا بعمر طويل. على سبيل المثال ، يمكن استخدام ولاعة مصنوعة من السيراميك الكهروضغطي تيتانات الرصاص أكثر من مليون مرة. في الوقت الحاضر ، لا يوجد منتج بديل أفضل لمكونات الاشتعال التفجيرية ، وسوق التطبيقات آخذ في الارتفاع باطراد.
