Pietsosähköisen tekniikan ydin perustuupietsosähköinen vaikutus, joka viittaa ilmiöön, jossa tietyt kiteet (kuten kvartsi, pietsosähköinen keramiikka, pvdf jne. .) luovat varauksia mekaanisen stressin alla tai läpikäyvät muodonmuutoksen sähkökentän vaikutuksesta . Se voidaan erityisesti jakaa kahteen tyyppiseen vaikutukseen:
Positiivinen pietsosähköinen vaikutus (mekaaninen energia → sähköenergia)
Kun kide kohdistuu mekaanisille rasituksille, kuten paine ja jännitys, sen sisäinen varauksen jakautuminen muuttuu ja yhtä suuri määrä vastakkaisia numeroituja varauksia muodostuu pinnalle, mikä muodostaa potentiaalieron {. esimerkiksi napauttamalla pietsoelektristä keraamista aromia, heikon virta syntyy .}}}}}}}}}
Käänteinen pietsosähköinen vaikutus (sähköenergia → mekaaninen energia)
Kun sähkökenttä levitetään kideen molemmissa päissä, sen hilarakenne läpäisee palautuvan muodonmuutoksen (pidentyminen tai supistuminen) ja muodonmuutosaste on verrannollinen sähkökentän lujuuteen . esimerkiksi käyttämällä vuorottelevaa jännittoa pietsosähköiseen keramiikkaan.
1. Pietsoelektrisen tekniikan sovelluskentät
(1) Tarkkuuskäyttö ja sijainti (käänteinen pietsosähköinen vaikutus)
①Piezoelektrinen moottori: Käyttämällä pietsosähköisten materiaalien korkeataajuista värähtelyä roottorin pyörimisen ohjaamiseksi, sillä on nopean vasteen, korkean tarkkuuden ominaisuudet, ja ei sähkömagneettisia häiriöitä . sitä käytetään yleisesti litografiakoneiden ja puolijohteiden valmistuslaitteiden tarkistuksen siirtymisen hallintaan.}}}}}}}}
②Piezoelektrinen nanopositioalusta: Nanometrin (tai jopa ala-nanometrin) siirtymän tarkkuuden saavuttaminen käänteisen pietsoelektrisen vaikutuksen avulla, jota käytetään huippuluokan tieteellisiin tutkimuslaitteisiin, kuten skannausmikroskopia (STM) ja atomivoimamikroskopia (AFM) .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
③Piezoelektrinen keinutaulukko/kiertotaulukko: Kuten aiemmin mainittiin, XinMei -tuotteita käytetään optiseen reitin säätöön, puolijohdekiekkojen kohdistukseen, optiseen komponentin kulman kalibrointiin ja muihin skenaarioihin tarkkuuden kulman hallinnan saavuttamiseksi mikrokulman toisella tasolla .
(2) anturit ja energiankorjuu (positiivinen pietsosähköinen vaikutus)
①Paine-/värähtelyanturi: Pietsoelektriset materiaalit voivat muuntaa mekaanisen värähtelyn tai paineen sähkösignaaleiksi siltojen värähtelyn, moottorin vian diagnoosin, verenpainimonitorien jne. Seuran seuraamiseksi, esimerkiksi pietsosähköisen keraamisen pietsoelektrisen keraamisen tuottavan kevyemmän tuottavan sparksin kautta, joka tiiviisti 1 tai}
②Piezoelektrinen energiankorjaus: muuntaa ympäristön värähtelyenergian (kuten auton ajo, jalanjälkiä, mekaaninen toiminta) sähköenergiaksi, mikä tarjoaa virtaa pienitehoisille laitteille, kuten IoT-anturit ja langattomat sirut, saavuttaen "itsevoiman" . saavuttaminen
(3) Akustiikka ja ultraäänikenttä
①ULTRASONIC-muuntimet: Käyttää käänteistä pietsosähköistä vaikutusta korkean taajuuden ultraääniaaltojen tuottamiseen lääketieteelliselle ultraäänikuvantamiselle (B-ultraääni), teollisuuden tuhoamattoman testauksen (metallien sisäisten halkeamien havaitseminen) ja ultraäänipuhdistuksen (puhdistusosien puhdistaminen) ja .
②Piezoelektrinen kaiutin/mikrofoni: Kaiutin tuottaa ääntä värisevällä pietsosähköisellä materiaalilla, kun taas mikrofoni tuottaa sähköisiä signaaleja pakaamalla pietsosähköiset materiaalit ääniaaltoilla . sitä käytetään yleisesti pienissä äänilaitteissa, kuten kuulolaitteissa ja pääpuhuissa .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
(4) Lääketieteellinen ja bioteknologia
①Piezoelektrinen mikrofluidinen siru: Käytetään biologisiin kokeisiin, kuten lääkkeen seulontaan ja solujen erottamiseen säätelemällä nestemäistä virtausta mikrokanavissa pietsosähköisen tärinän kautta .
②Piezoelektriset kirurgiset instrumentit, kuten pietsosähköiset luusahat, käyttävät korkean taajuuden tärinää tarkan leikkauksen ja kudosvaurioiden vähentämiseksi, mikä tekee niistä sopivia minimaalisesti invasiiviseen ortopediseen leikkaukseen .}}}}}}}
(5) Kulutuselektroniikka ja älykkäät laitteet
①Mobile-puhelimen värähtelymoottori: Jotkut huippuluokan matkapuhelimet käyttävät pietsosähköisiä vibraattoreita, joilla on nopeamman vastauksen ominaisuudet ja herkempi tärinätila verrattuna perinteisiin eksentrisiin pyörämoottoreihin (kuten iPhonen taptinen moottori) .}}}}}}}}}
②Fingerprint -tunnistusmoduuli: Pietsoelektriset sormenjälkitunnistimet tunnistavat sormenjälkikuviot paineen aiheuttamien varausmuutosten avulla, joilla on anti -pilaantumisen ja korkean tunnistuksen tarkkuuden edut .
2. Tyypilliset sovellustapaukset
(1) Puolijohdevalmistus: litografiakoneissa pietsosähköisiä nanoplatformeja käytetään litografialinssien tarkan liikkeen hallintaan, mikä varmistaa nanometrin tason altistumisen tarkkuuden sirukuvioiden .
(2) Uusia energiaajoneuvoja: Pietsosähköisiä antureita käytetään akkujen värähtelyn ja paineen seuraamiseen varmistaen akun turvallisuuden; Pietsoelektrinen energian harvesteri voi muuntaa renkaan värähtelyenergian sähköenergiaksi tehoakseen laivalla elektronisia laitteita .
(3) Ilmailuala: Pietsosähköisiä materiaaleja käytetään erittäin luotettavien paineanturien valmistukseen, jotka seuraavat ilmanpainetta ja lämpötilaa lentokoneiden moottorien sisällä .
3. teknologiset edut ja haasteet
(1) Edut: Nopea vasteen nopeus (nanosekunnin taso), korkea tarkkuus (nanometri/mikrokulman toinen taso), kompakti rakenne, ei sähkömagneettisia häiriöitä, jotka sopivat äärimmäisiin ympäristöihin, kuten korkea lämpötila ja tyhjiö .
(2) Haaste: Matala lähtövoima (vaatii monistusmekanismia), korkea ajojännite (yleensä kymmeniin satoihin volteihin), potentiaalisia väsymyksen ikääntymisongelmia pitkäaikaisen käytön aikana, joita on parannettava materiaalin optimoinnilla (kuten johtava zirkonaattititanaaatti pietsosähköinen keraaminen PZT) ja piirin suunnittelu .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Pietsosähköinen tekniikka, jolla on ainutlaatuiset "sähkömekaanisen kytkentä" -ominaisuudet, ulottuu perinteisiltä kentistä huippuluokan suuntiin, kuten älykäs valmistus, kvanttitekniikka ja biolääketiede, josta tulee yksi mikro-nanitekniikan ydintukien .
