تأثير كهرضغطية
تغيير أبعاد المواد شبه الكهربائية المتأثرة بالمجال الكهربائي

يمكن المواد الذكية
حرك فكرتك
سريع وموثوق

تم اكتشاف تأثير كهرضغطية
في 1880
بواسطة جاك وبيير كوري

تصبح بلورات بيزو مشحونة كهربائياً

عندما تشوه تحت الضغط الميكانيكي

في 1880 اكتشف جاك وبيير كوري أنه عندما تشوه تحت الضغط الميكانيكي, أصبحت بلورات الكوارتز مشحونة كهربائيًا - إيجابًا وسلبًا - على الأسطح على شكل المنشور. أطلقوا على هذا التفاعل هذا التأثير الكهروإجهادي. فوق درجة حرارة معينة (تسمى درجة حرارة كوري) تمتلك هذه الأنواع من المواد خلية أولية مكعبة بمركز تناظر. تم العثور على المناطق الرئيسية للشحنات الإيجابية والسلبية في وسط الخلية الأولية للبلورة. المواد شبه كهربائية. لا يوجد تأثير كهرضغطية قابل للكشف.

في عملية التصنيع, بعد التكلس, يحدث تحول في أيونات الخلية الأولية عند التبريد تحت درجة حرارة كوري. لم تعد الشحنات الإيجابية والسلبية في المركز. يتم فقد مركز التماثل ويحدث استقطاب عفوي للخلية الأولية. تحتوي الخلية الأولية الآن على ثنائي القطب كهربائي.

يؤثر ثنائي القطب على بعضها البعض ويشكل تلقائيًا مناطق ذات اتجاه موحد, ما يسمى ب “المجالات البيضاء”. يتم توزيع اتجاهات الاستقطاب لبيزيراميك إحصائيًا بالتساوي, بحيث أن الجسم الماكروسكوبي ليس له استقطاب وبالتالي ليس كهرضغطية.

إذا تعرض الخزف لمجال كهربائي قوي, هذه المجالات محاذاة نفسها بشكل دائم لهذا المجال. فقط بمساعدة عملية الاستقطاب هذه ، تكتسب الخزفيات الكهربية خصائصها الكهروإجهادية, وهي مهمة للصناعة.

جهاز استشعار بيزو

مشوه تحت الضغط الميكانيكي, تصبح بلورات بيزو مشحونة كهربائياً.

المحرك بيزو

تخضع نفس المواد تغيير الأبعاد تحت تأثير المجال الكهربائي.

التأثير الكهروإجهادي هو قدرة بعض المواد البلورية على تحويل الضغط الميكانيكي إلى إشارات كهربائية والعكس صحيح. يمكن أيضًا استخدام كل مستشعر Piezo كمشغل Piezo. تتكون المواد الكهروإجهادية الأكثر أهمية صناعيًا من السيراميك متعدد الكريستالات الحديدية. هذه المواد كهرضغطية تمتلك بنية بلورية Perowskit.

مبدأ العمل لثني المحركات وأجهزة الاستشعار

المحرك الانحناء بيزو

عندما يتم ربط لوحين من الخزف الكهروإجهادي مع مادة داعمة ويتم تشغيلهما معاكسًا, وينتج عن ذلك تشوه واضح للمركب مشابه لحالة الفلز المزدوج. يتيح تصميمه انحرافات عدة مليمترات أو قوى تصل إلى عدة نيوتن ويمكن تحقيق وقت دورة قصير لبضعة مللي ثانية.

وبالتالي, يمكن استخدام مشغل الانحناء Piezo كعنصر تحكم عالي الأداء وسريع الاستجابة. بسبب السرعة العالية للانحراف, الإنتاجية أعلى مقارنة باستخدام المغناطيسات الكهربائية. نتيجة لتصميمها المضغوط, يشغل المحرك الانحنائي Piezo مساحة أقل بكثير.

جهاز استشعار الانحناء بيزو

يمكن أيضًا استخدام ثني السيراميك بيزو كمستشعرات. يولد الانحناء شحنة / جهدًا على كل من طبقات السيراميك. يوازي ربط كل من طبقات السيراميك شحنتها.

وبالتالي فهي مناسبة لقياس الحركات الكبيرة والصغيرة, الاهتزازات, التسارع وجمع الطاقة. عادةً ما تكون حياة ثني Piezo لدينا أكثر من مليار دورة.

يؤدي انكماش الخزف عند تطبيق جهد التشغيل إلى انحراف وقوة على طرف مشغل الانحناء. أو, إذا تم تطبيق قوة على الحافة, هذا يولد شحنة كهربائية.

معلمات مهمة لمحركات الانحناء

انحراف

عادة ما يصل إلى 2 مم
ماكس. يصل إلى 10 مم

قوة الحجب

عادة ما يصل إلى 0.7 ن
ماكس. يصل إلى 5 ن

جهد القيادة (العاصمة)

عادة ما يصل
إلى 230 الخامس

تهيمن القيم المميزة النموذجية لمحركات الانحناء الكهرضية عدد الأشخاص النازحين داخليا و ال قوة الحجب في ال جهد التشغيل.

الحد الأقصى انحراف من مشغل الانحناء بيزو والحد الأقصى قوة الحجب يمكن تحديدها بسهولة.

ميزات الأداء لثلاثة أنواع مختلفة من مشغلات بيزو: مقارنة قيم القوة وانحراف المداخن, مشغلات مع تحولات المسار ومشغلات الانحناء.

توليد الموجات فوق الصوتية مع الخزف الخزفي

يمكن تعيين مرنانات السيراميك الكهروإجهادية في التذبذبات عالية التردد (الموجات فوق الصوتية) عن طريق الفولتية المحددة وبالتالي فهي مولدات فوق صوتية مثالية. غالبًا ما تُستخدم سرعة الموجات فوق الصوتية للبيزو في عمليات القطع, إزالة الجير عند طبيب الأسنان أو لتصوير التشخيص: فحص الموجات فوق الصوتية.

لذا ، فإن Piezoceramics مُقدرة مسبقًا لتذويب السوائل أو الوسائط الأخرى ليس فقط بسبب موثوقيتها العالية. يتم التمييز المنهجي بين ثلاث طرق مثبتة لتوليد الانحلال على أساس العناصر الكهرضغطية.

الهباء الجوي (وسط صغار) يمكن أن تتولد عن طريق التجويف, فمثلا. الموجات فوق الصوتية المركزة تتسبب في انفجار فقاعات صغيرة, وبالتالي ينبعث منها الهباء الجوي على سطح السائل. تحفيز السطح المحيط (بواسطة الكيس الخزفي) هو خيار آخر للتذرية الموثوقة للوسائط.

حتى الآن أفضل طريقة هي ما يسمى رذاذ شبكة. هنا يتم تحقيق الهباء الجوي المتجانسة بسرعة انبعاث منخفضة. قرص مثقوب (محاطة بسيراميك) يهتز بالموجات فوق الصوتية على سطح السائل وتنبعث آلاف الثقوب المقطوعة بالليزر قطرات موحدة بسرعة منخفضة.

استكشف مشغلات الانحناء الكهرضي عالية الجودة

الوحدات الكهروميكانيكية
حلول ميكروفلويديك بيزو
البخاخات بالموجات فوق الصوتية بيزو
دع Piezo يحرك أفكارك