أخبار الشركة عن خصائص السيراميك الكهرضغطية بالموجات فوق الصوتية

خصائص السيراميك الكهرضغطية بالموجات فوق الصوتية

السيراميك الكهروضغطي بالموجات فوق الصوتية هو فئة من مواد السيراميك الإلكترونية بخصائص كهرضغطية.يتمثل الاختلاف الرئيسي عن بلورات الكوارتز الكهروإجهادية النموذجية التي لا تحتوي على مكونات كهربية حديدية في أن الأطوار البلورية التي تشكل مكوناتها الرئيسية كلها حبيبات حديدية كهربية نظرًا لأن السيراميك عبارة عن مجاميع متعددة البلورات ذات حبيبات موجهة عشوائيًا ، فإن متجه الاستقطاب التلقائي لكل حبة حديد كهروضوئية يكون أيضًا بشكل عشوائي. الموجهة.من أجل أن يُظهر السيراميك خصائص كهرضغطية ميكروسكوبية ، يجب إطلاقه في سيراميك كهرضغطية.بعد تشكيلها ودمجها مع القطب المركب على الوجه النهائي ، يتم وضعها تحت مجال كهربائي قوي للتيار المستمر لمعالجة الاستقطاب ، بحيث يتم توجيه نواقل الاستقطاب ذات الصلة للاتجاه غير المنظم الأصلي بشكل تفضيلي على طول اتجاه المجال الكهربائي.الخزف الكهروإجهادي بعد معالجة الاستقطاب ، في بعد إلغاء المجال الكهربائي ، سيتم الاحتفاظ ببعض الاستقطاب العياني المتبقي ، بحيث يكون للسيراميك خصائص كهرضغطية معينة.

خصائص عازلة ومرنة:

تعكس خاصية العزل الكهربائي للسيراميك الكهرضغطية درجة استجابة مادة السيراميك لمجال كهربائي خارجي ، والذي يتم تمثيله عادةً بواسطة ثابت العزل ε0.عندما لا يكون المجال الكهربائي الخارجي كبيرًا جدًا ، يمكن استخدام علاقة خطية لاستجابة العازل للمجال الكهربائي:

بالنسبة للسيراميك الكهرضغطية ، P هي قوة الاستقطاب ، ε0 هي سماحية الفراغ ، E هي القابلية الكهربائية ، و E هي المجال الكهربائي المطبق.الاستخدامات المختلفة لمكونات السيراميك الكهرضغطية لها متطلبات مختلفة لثابت العزل الكهربائي للسيراميك الكهرضغطية.على سبيل المثال ، تتطلب المكونات الصوتية مثل مكبرات الصوت الخزفية الكهروإجهادية ثابتًا عازلًا كبيرًا من السيراميك ، بينما تتطلب المكونات الخزفية الكهرضغطية عالية التردد ثابتًا عازلًا صغيرًا للمادة.

معامل المرونة للسيراميك الكهرضغطية هو معامل يعكس العلاقة بين تشوه السيراميك والقوة المطبقة.مثل اللدائن الأخرى ، تتبع مواد السيراميك الكهرضغطية قانون هوك: Xmn = cmnpqxmnpq ، حيث يُطلق على cmnpq ثابت الصلابة المرنة في المطاط الصناعي ، و X هو الإجهاد ، و x هو الإجهاد.بالنسبة للهيئات الكهروإجهادية ، نظرًا للكهرباء الانضغاطية ، ترتبط قيمة معامل المرونة بظروف الحدود الكهربائية.

الكهرباء الانضغاطية للسيراميك الكهرضغطية:

أكبر ما يميز السيراميك الكهروضغطي هو الكهرباء الانضغاطية ، بما في ذلك الكهرباء الانضغاطية الموجبة والكهرباء الانضغاطية المعكوسة.تشير الكهرباء الانضغاطية الموجبة إلى الإزاحة النسبية لمراكز الشحن الموجبة والسالبة في بعض العوازل تحت تأثير القوة الخارجية الميكانيكية ، مما يؤدي إلى الاستقطاب ، مما يؤدي إلى ظهور شحنات مرتبطة بعلامات معاكسة على أسطح العوازل.في الحالة التي لا تكون فيها القوة الخارجية كبيرة جدًا ، فإن كثافة شحنتها تتناسب مع القوة الخارجية ، وفقًا للصيغة:

حيث δ هي كثافة شحنة السطح ، و d هي ثابت الانفعال الكهرضغطية ، و T هي إجهاد الشد.على العكس من ذلك ، عندما يتم تطبيق مجال كهربائي خارجي على عازل كهربائي انضغاطي ، فإن مراكز الشحن الموجبة والسالبة داخل العازل تخضع للإزاحة النسبية وتكون مستقطبة ، ويؤدي الإزاحة إلى تشوه العازل.يسمى هذا التأثير بالكهرباء الانضغاطية العكسية.عندما لا يكون المجال الكهربائي قويًا جدًا ، يكون للتشوه علاقة خطية مع المجال الكهربائي الخارجي ، وفقًا للصيغة:

dt هو ثابت الانفعال الكهرضغطية العكسي ، أي المصفوفة المنقولة لـ d ، و E هي المجال الكهربائي المطبق ، و x هي الإجهاد.تعكس قوة التأثير الكهرضغطية درجة الاقتران بين الخواص المرنة وخصائص العزل الكهربائي للبلور ، والتي يمثلها معامل الاقتران الكهروميكانيكي K ، والذي يتبع الصيغة:

حيث u12 هي طاقة كهرضغطية ، و u1 هي طاقة مرنة ، و u2 طاقة عازلة.

الآليات الفيزيائية للخصائص الكهرضغطية:

سيكون لطرفي الصفيحة الخزفية الكهروإجهادية المستقطبة شحنات ملزمة ، لذلك يتم امتصاص طبقة من الشحنات المجانية من العالم الخارجي على سطح القطب.عندما يتم تطبيق ضغط خارجي F على لوح السيراميك ، يحدث التفريغ على طرفي الصفيحة.على العكس من ذلك ، إذا تم سحبه ، فستحدث ظاهرة الشحن.تنتمي الظاهرة التي يتحول فيها هذا التأثير الميكانيكي إلى تأثير كهربائي إلى التأثير الإيجابي للكهرباء الانضغاطية.

بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع الخزفيات الكهرضغطية بخاصية الاستقطاب التلقائي ، ويمكن تحويل الاستقطاب التلقائي تحت تأثير مجال كهربائي خارجي.لذلك ، عندما يتم تطبيق مجال كهربائي خارجي على عازل كهربائي انضغاطي ، سيحدث التغيير كما هو موضح في الشكل ، وسيتم تشويه السيراميك الكهروضغطي.ومع ذلك ، فإن سبب تشوه السيراميك الكهرضغطية هو أنه عندما يتم تطبيق نفس المجال الكهربائي الخارجي مثل الاستقطاب التلقائي ، فإنه يعادل تعزيز قوة الاستقطاب.تؤدي زيادة قوة الاستقطاب إلى استطالة لوح السيراميك الكهروضغطي في اتجاه الاستقطاب.على العكس من ذلك ، إذا تم تطبيق المجال الكهربائي العكسي ، فإن الصفيحة الخزفية تقصر على طول اتجاه الاستقطاب.هذه الظاهرة ، التي يتم تحويلها إلى تأثير ميكانيكي بسبب تأثير كهربائي ، هي التأثير الكهروضغطي العكسي.

ميزات أخرى:

يتميز السيراميك الكهروضغطي بخصائص حساسة ويمكنه تحويل الاهتزازات الميكانيكية الضعيفة للغاية إلى إشارات كهربائية ، والتي يمكن استخدامها في أنظمة السونار ، وكشف الطقس ، وحماية البيئة عن بُعد ، والأجهزة المنزلية ، وما إلى ذلك. إن حساسية السيراميك الكهرضغطية للقوى الخارجية تجعل من الممكن حتى الشعور اضطراب الهواء الذي تسببه الحشرات الطائرة التي ترفرف بجناحيها على بعد أكثر من عشرة أمتار.يمكن أن يؤدي استخدامه لصنع مقاييس الزلازل الكهرضغطية لقياس شدة الزلازل بدقة والإشارة إلى السمت ومسافة الزلازل.يجب أن يقال أن هذا إنجاز رائع للسيراميك الكهروضغطي.

تشوه الخزف الكهرضغطية تحت تأثير المجال الكهربائي صغير جدًا ، على الأكثر لا يزيد عن واحد على عشرة ملايين من حجمه.لا تقلل من شأن هذا التغيير الصغير.يعد التحكم في الأدوات والآلات الدقيقة وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والهندسة الحيوية وغيرها من المجالات نعمة كبيرة.

تعد أجهزة التحكم في التردد مثل الرنانات والمرشحات من المكونات الرئيسية التي تحدد أداء معدات الاتصال.للسيراميك الكهروإجهادي مزايا واضحة في هذا الصدد.إنه يتمتع باستقرار تردد جيد ، دقة عالية ، نطاق تردد واسع قابل للتطبيق ، حجم صغير ، لا يمتص الرطوبة ، وعمر طويل.خاصة في معدات الاتصال متعددة القنوات ، يمكنها تحسين الأداء المضاد للتداخل ، مما يجعل المعدات الكهرومغناطيسية السابقة غير قادرة على النظر إلى الوراء ومواجهة مشكلة الإرهاق.القدر البديل.