పిజో ఎలక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ రకాలు - గుణాలు మరియు లక్షణాలు

వారి అద్భుతమైన లక్షణంతో విద్యుత్ ఉత్పత్తి పరికరాల ఉపయోగించని కంపనాల నుండి, పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు విప్లవాత్మక శక్తి హార్వెస్టర్లుగా అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి. ఈ పదార్థాలపై చేసిన పరిశోధనల కారణంగా, నేడు ఎంచుకోవడానికి విస్తృత శ్రేణి పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు ఉన్నాయి. విభిన్న లక్షణాలు ఈ పదార్థాలను వర్గీకరిస్తాయి. కానీ, మన అవసరానికి ఒక పదార్థాన్ని ఎలా ఎంచుకోవాలి? దేని కోసం చూడాలి? ఏమిటి రకాలు పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు? ఈ వ్యాసంలో, వాటి లక్షణాలతో పాటు వివిధ రకాల పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను పరిశీలిస్తాము. ఉత్పత్తి కోసం పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాన్ని ఎన్నుకునేటప్పుడు చూడవలసిన ఐదు ప్రాథమిక యోగ్యతలను వ్యాసం వివరిస్తుంది.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల రకాలు

వివిధ రకాల పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల రకాలు

1) .నాచురల్ ఉన్నది

ఈ స్ఫటికాలు నాన్-సెంట్రోసిమెట్రిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌తో అనిసోట్రోపిక్ డైలెక్ట్రిక్స్. క్రిస్టల్ పదార్థాలైన క్వార్ట్జ్, రోషెల్ ఉప్పు, పుష్పరాగము, టూర్‌మలైన్-గ్రూప్ ఖనిజాలు మరియు పట్టు, కలప, ఎనామెల్, ఎముక, జుట్టు, రబ్బరు, డెంటిన్ వంటి కొన్ని సేంద్రీయ పదార్థాలు ఈ వర్గంలోకి వస్తాయి.

2). మానవనిర్మిత సింథటిక్ పదార్థాలు

తో పదార్థాలు ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. మానవనిర్మిత పదార్థాలు ఐదు ప్రధాన వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి - క్వార్ట్జ్ అనలాగ్లు, సెరామిక్స్, పాలిమర్స్, మిశ్రమాలు మరియు సన్నని చలనచిత్రాలు .

• పాలిమర్లు : పాలీవినైలిడిన్ డిఫ్లోరైడ్, పివిడిఎఫ్ లేదా పివిఎఫ్ 2.
• మిశ్రమాలు : పైజోకంపొసైట్స్ యొక్క నవీకరణ పైజోపాలిమర్స్ . అవి రెండు రకాలు కావచ్చు:
  పైజో పాలిమర్, దీనిలో పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం ఒక విద్యుత్ నిష్క్రియాత్మక మాతృక .
  రెండు వేర్వేరు సిరామిక్స్ ఉదాహరణను ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన పైజో మిశ్రమాలు BaTiO3 ఫైబర్స్ బలోపేతం a PZT మాతృక .
• పెరోవ్‌స్కైట్‌గా క్రిస్టల్ నిర్మాణంతో మానవ నిర్మిత పిజోఎలెక్ట్రిక్ : బేరియం టైటనేట్, లీడ్ టైటనేట్, లీడ్ జిర్కోనేట్ టైటనేట్ (PZT), పొటాషియం నియోబేట్, లిథియం నియోబేట్, లిథియం టాంటాలేట్ మరియు ఇతర సీసం లేని పైజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్స్.

వివిధ పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల లక్షణాలు

వివిధ పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల లక్షణాలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

క్వార్ట్జ్

• క్వార్ట్జ్ అత్యంత ప్రాచుర్యం పొందిన సింగిల్ క్రిస్టల్ పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం. సింగిల్ క్రిస్టల్ పదార్థాలు బల్క్ వేవ్ ప్రచారం యొక్క కట్ మరియు దిశను బట్టి వేర్వేరు పదార్థ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి. క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్ AT- కట్ యొక్క మందం కోత మోడ్‌లో పనిచేస్తాయి కంప్యూటర్లు, టీవీలు మరియు VCR లలో ఉపయోగించబడతాయి.
• S.A.W లో. పరికరాలు X- ప్రచారంతో ST- కట్ క్వార్ట్జ్ ఉపయోగించబడుతుంది. క్వార్ట్జ్ చాలా ఎక్కువ యాంత్రిక నాణ్యత కారకాన్ని కలిగి ఉంది చ.> 105.

లిథియం నియోబేట్ మరియు లిథియం టాంటాలేట్

• ఈ పదార్థాలు ఆక్సిజన్ ఆక్టాహెడ్రాన్‌తో కూడి ఉంటాయి.
• ఈ పదార్థాల క్యూరీస్ ఉష్ణోగ్రత 1210 మరియు 6600 సి వరుసగా.
• ఈ పదార్థాలు ఉపరితల శబ్ద తరంగానికి అధిక ఎలక్ట్రోమెకానికల్ కలపడం గుణకం కలిగి ఉంటాయి.

బేరియం టైటనేట్

• తో ఈ పదార్థాలు డోపాంట్స్ Pb లేదా Ca అయాన్లు వంటివి స్థిరీకరించగలవు టెట్రాగోనల్ దశ విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో.
• వీటిని మొదట్లో ఉపయోగిస్తారు లాంగేవిన్ -టైప్ పిజోఎలెక్ట్రిక్ వైబ్రేటర్లు.

సోమ

• NB5 + లేదా Tr5 + వంటి దాత అయాన్లతో PZT ని డోప్ చేయడం వలన PZT-5 వంటి మృదువైన PZT ని అందిస్తుంది.
• Fe3 + లేదా Sc3 + వంటి అంగీకార అయాన్లతో PZT ని డోప్ చేయడం PZT-8 వంటి కఠినమైన PZT లను అందిస్తుంది.

లీడ్ టైటనేట్ సిరామిక్

• చాలా తక్కువ ప్లానర్ కలపడం వల్ల ఇవి స్పష్టమైన అల్ట్రాసోనిక్ ఇమేజింగ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
• ఇటీవల, అల్ట్రాసోనిక్ కోసం ట్రాన్స్డ్యూసర్లు మరియు ఎలెక్ట్రోమెకానికల్ యాక్యుయేటర్స్ సింగిల్ క్రిస్టల్ రిలాక్సర్ ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ మోర్ఫోట్రోపిక్ ఫేజ్ బౌండరీ (MPB) తో అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పాలిమర్స్

పైజోఎలెక్ట్రిక్ పాలిమర్‌లకు కొన్ని సాధారణ లక్షణాలు ఉన్నాయి

• చిన్న పిజోఎలెక్ట్రిక్ డి స్థిరాంకం వాటిని యాక్యుయేటర్‌కు మంచి ఎంపిక చేస్తుంది.
• పెద్ద గ్రా స్థిరాంకం వారికి మంచి ఎంపిక చేస్తుంది సెన్సార్లుగా .
• ఈ పదార్థాలు తక్కువ బరువు మరియు మృదువైన స్థితిస్థాపకత కారణంగా నీరు లేదా మానవ శరీరంతో సరిపోయే మంచి శబ్ద ఇంపెడెన్స్ కలిగి ఉంటాయి.
• తక్కువ QM కారణంగా బ్రాడ్ రెసొనెన్స్ బ్యాండ్విడ్త్.
• ఈ పదార్థాలు ఎక్కువగా ఎంపిక చేయబడ్డాయి డైరెక్షనల్ మైక్రోఫోన్లు మరియు అల్ట్రాసోనిక్ హైడ్రోఫోన్లు.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ మిశ్రమాలు

• పైజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్ మరియు పాలిమర్ దశలతో తయారైన పైజోఎలెక్ట్రిక్ మిశ్రమాలు అద్భుతమైన పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను ఏర్పరుస్తాయి
• అధిక కలపడం కారకం, తక్కువ శబ్ద ఇంపెడెన్స్ , యాంత్రిక వశ్యత ఈ పదార్థాలను వర్గీకరిస్తుంది.
• ఈ పదార్థాలను ముఖ్యంగా నీటి అడుగున సోనార్ మరియు మెడికల్ డయాగ్నొస్టిక్ అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అనువర్తనాల కోసం ఉపయోగిస్తారు.

సన్నని సినిమాలు

బల్క్ ఎకౌస్టిక్ మరియు ఉపరితల ఎకౌస్టిక్ వేవ్ పరికరాల కోసం సన్నని ఫిల్మ్‌లు ZnO పెద్ద పిజోఎలెక్ట్రిక్ కలపడం వల్ల విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

ఉత్తమ పిజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థం ఏది?

మా అనువర్తనాల అవసరం ఆధారంగా పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు ఎంపిక చేయబడతాయి. మా అవసరాన్ని సులభంగా తీర్చగల పదార్థాన్ని ఉత్తమమైనదిగా పరిగణించవచ్చు. పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను ఎన్నుకునేటప్పుడు పరిగణించవలసిన కొన్ని అంశాలు ఉన్నాయి.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ యొక్క ఐదు ముఖ్యమైన అర్హతలు

1. ఎలెక్ట్రోమెకానికల్ కలపడం కారకం k

k2 = (నిల్వ చేసిన యాంత్రిక శక్తి / విద్యుత్ శక్తిని ఇన్పుట్ చేయండి) లేదా
k2 = (నిల్వ చేసిన విద్యుత్ శక్తి / ఇన్పుట్ యాంత్రిక శక్తి)

2. పైజోఎలెక్ట్రిక్ జాతి స్థిరాంకం d

విద్యుత్ క్షేత్రానికి ప్రేరిత జాతి x యొక్క పరిమాణం యొక్క సంబంధాన్ని వివరిస్తుంది IS గా x = d.E.

3. పైజోఎలెక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ స్థిరాంకం గ్రా

g బాహ్య ఒత్తిడి X మరియు ప్రేరిత విద్యుత్ క్షేత్రం E మధ్య సంబంధాన్ని నిర్వచిస్తుంది E = g.X.
సంబంధాన్ని ఉపయోగించడం పి = డి.ఎక్స్. మేము పేర్కొనవచ్చు g = d / ε0 .ε. ఎక్కడ ε = అనుమతి.

4. యాంత్రిక నాణ్యత కారకం QM

ఈ పరామితి యొక్క పదునును వర్ణిస్తుంది ఎలెక్ట్రోమెకానికల్ రెసొనెన్స్ సిస్టమ్.

QM = ω0 / 2.

5. ఎకౌస్టిక్ ఇంపెడెన్స్ Z

ఈ పరామితి రెండు పదార్థాల మధ్య శబ్ద శక్తి బదిలీని అంచనా వేస్తుంది. ఇది ఇలా నిర్వచించబడింది

Z2 = (పీడనం / వాల్యూమ్ వేగం).

ఘన పదార్థాలలో Z = √ρ.√ϲ ఇక్కడ the సాంద్రత మరియు ϲ సాగే దృ ff త్వం పదార్థం యొక్క.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాల పట్టిక

• సిరామిక్స్‌తో పోలిస్తే పాలిమర్‌లకు తక్కువ పిజోఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం ఉంటుంది.
• అదే మొత్తంలో వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు సిరామిక్-ఆధారిత పదార్థాల ఆకృతి మార్పు పాలిమర్-ఆధారిత పదార్థాల కంటే ఎక్కువ.
• యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ గుణకం పివిడిఎఫ్ చేస్తుంది మంచి పదార్థం సెన్సార్ అనువర్తనాలు .
• పెద్ద ఎలక్ట్రోమెకానికల్ కలపడం గుణకం కారణంగా, సోమ యాంత్రిక ఒత్తిడిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చాల్సిన అనువర్తనంలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఎంచుకోవడానికి మూడు పారామితులను పరిగణించాలి పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు యాంత్రిక ప్రతిధ్వని కింద పనిచేసే అనువర్తనాల కోసం యాంత్రిక నాణ్యత కారకం , ఎలక్ట్రోమెకానికల్ కలపడం కారకం , మరియు విద్యున్నిరోధకమైన స్థిరంగా . ఈ పారామితుల యొక్క అధిక పరిమాణం అనువర్తనానికి సంబంధించిన పదార్థం.
• పెద్ద పదార్థాలు పైజోఎలెక్ట్రిక్ స్ట్రెయిన్ గుణకం , పెద్దది నాన్-హిస్టెరెటిక్ స్ట్రెయిన్ లెవల్స్ ఉత్తమమైనవి ఒక యాక్యుయేటర్ .
• అధిక పదార్థాలు ఎలక్ట్రోమెకానికల్ కలపడం కారకం మరియు అధిక విద్యుద్వాహక అనుమతి ఉత్తమమైనవి ట్రాన్స్డ్యూసర్లు .
• తక్కువ విద్యుద్వాహక నష్టం ఉపయోగించిన పదార్థాలకు ముఖ్యమైనది ఆఫ్-రెసొనెన్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ తక్కువ ఉష్ణ ఉత్పత్తికి అనువర్తనాలు.

ఈ భౌతిక, పదార్థం ఆధారంగా, ఎలెక్ట్రోమెకానికల్ లక్షణాలు పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల మధ్య మనం సులభంగా గుర్తించగలము. ఈ లక్షణాలు మా అప్లికేషన్ కోసం ఉత్తమమైన పైజోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాన్ని ఎంచుకోవడానికి మాకు సహాయపడతాయి. మీ అప్లికేషన్ కోసం మీరు ఏ పదార్థాన్ని ఉపయోగించారు? ఇప్పటికే ఉన్న పదార్థాల పరిమితులను అధిగమించడానికి ఏ మార్పులు అవసరం?