Piezo इलेक्ट्रिक सामग्री के प्रकार - गुण, और लक्षण

उनकी अद्भुत विशेषता के साथ बिजली का उत्पादन उपकरणों के अप्रयुक्त कंपन से, पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री क्रांतिकारी पावर हार्वेस्टर के रूप में उभर रहे हैं। इन सामग्रियों पर किए गए शोध के कारण, आज पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसमें से चुनना है। विभिन्न विनिर्देश इन सामग्रियों को चिह्नित करते हैं। लेकिन, हमारी आवश्यकता के लिए एक सामग्री का चयन कैसे करें? क्या देखें? क्या है के प्रकार पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री? इस लेख में, हम विभिन्न प्रकार के पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के साथ-साथ उनके गुणों को देखते हैं। लेख उत्पाद के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का चयन करते समय देखने के लिए पांच बुनियादी गुणों का वर्णन करता है।

Piezoelectric सामग्री के प्रकार

विभिन्न प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक पदार्थों में निम्नलिखित शामिल हैं।

Piezoelectric सामग्री के प्रकार

1)। वर्तमान में मौजूदा

ये क्रिस्टल गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक क्रिस्टल जाली के साथ अनिसोट्रोपिक डाइलेट्रिक्स हैं। क्रिस्टल सामग्री जैसे क्वार्ट्ज, रोशेल नमक, पुखराज, टूमलाइन-समूह खनिज, और कुछ कार्बनिक पदार्थ जैसे रेशम, लकड़ी, तामचीनी, हड्डी, बाल, रबर, डेंटिन इस श्रेणी में आते हैं।

२)। मानव निर्मित सिंथेटिक सामग्री

के साथ सामग्री फेरोइलेक्ट्रिक गुण पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है। मानव निर्मित सामग्री को पाँच मुख्य श्रेणियों में बांटा गया है - क्वार्ट्ज एनालॉग्स, सेरामिक्स, पॉलिमर, कम्पोजिट, और थिन फिल्म्स ।

• पॉलिमर : पॉलीविनाइलिडिन डिफ़्लुओराइड, PVDF या PVF2।
• सम्मिश्र : पीजोकोम्पोसाइट्स के अपग्रेड हैं पाईज़ोपोलिमर्स । वे दो प्रकार के हो सकते हैं:
  पीजो पॉलिमर जिसमें पाईज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री एक में डूबी हुई है विद्युत निष्क्रिय मैट्रिक्स ।
  पीजो कंपोजिट जो दो अलग सिरेमिक उदाहरणों का उपयोग करके बनाए जाते हैं बाटियो 3 फाइबर पुष्ट करना a PZT मैट्रिक्स ।
• पर्कोवेट के रूप में क्रिस्टल संरचना के साथ मानव निर्मित पीजोइलेक्ट्रिक : बेरियम टाइटनेट, लीड टाइटनेट, लीड जिरकोनेट टाइटनेट (पीजेडटी), पोटेशियम नाइओबेट, लिथियम नीबोट, लिथियम टैंलेट और अन्य सीसा रहित पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक।

विभिन्न पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के गुण

विभिन्न पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के गुणों में निम्नलिखित शामिल हैं।

क्वार्ट्ज

• क्वार्ट्ज सबसे लोकप्रिय एकल क्रिस्टल पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री है। एकल क्रिस्टल सामग्री थोक लहर प्रसार की कटौती और दिशा के आधार पर विभिन्न भौतिक गुणों का प्रदर्शन करती है। क्वार्ट्ज थरथरानवाला एटी-कट की मोटाई कतरनी मोड में संचालित कंप्यूटर, टीवी और वीसीआर में उपयोग की जाती है।
• में S.A.W. उपकरणों एसटी-कट क्वार्ट्ज एक्स-प्रसार के साथ प्रयोग किया जाता है। क्वार्ट्ज में अत्यंत उच्च यांत्रिक गुणवत्ता कारक है SQM> 105।

लिथियम नियोबेट और लिथियम टैंलेट

• ये सामग्रियां ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रॉन से बनी होती हैं।
• इन सामग्रियों का करी तापमान होता है 1210 है तथा 6600 सी क्रमशः।
• इन सामग्रियों में सतह ध्वनिक तरंग के लिए एक उच्च विद्युतचुंबकीय युग्मन गुणांक है।

बेरियम टाइटेनियम

• इन सामग्रियों के साथ डोपेंट जैसे कि Pb या Ca आयन स्थिर कर सकते हैं टेट्रागोनल चरण एक व्यापक तापमान रेंज पर।
• ये शुरू में के लिए उपयोग किया जाता है लैंग्विन -टाइप पीजोइलेक्ट्रिक वाइब्रेटर।

सोमवार

• NZ5 या Tr5 + जैसे दाता आयनों के साथ डोपिंग PZT, PZT-5 जैसे नरम PZT प्रदान करता है।
• F3 + या Sc3 + जैसे स्वीकर्ता आयनों के साथ डोपिंग PZT, PZT-8 जैसे हार्ड PZT प्रदान करता है।

लीड टाइटन सिरेमिक

• ये बेहद कम प्लांटर युग्मन के कारण स्पष्ट अल्ट्रासोनिक इमेजिंग का उत्पादन कर सकते हैं।
• हाल ही में, अल्ट्रासोनिक के लिए ट्रांसड्यूसर और इलेक्ट्रोमेकेनिकल एक्ट्यूएटर्स सिंगल क्रिस्टल रिस्टोरर फेरोइलेक्ट्रिक्स के साथ मॉर्फोट्रोपिक फेज बाउंड्री (एमपीबी) विकसित किए जा रहे हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक पॉलिमर

Piezoelectric पॉलिमर के रूप में कुछ सामान्य विशेषताएं हैं

• छोटे पीजोइलेक्ट्रिक डी स्थिरांक जो उन्हें एक्ट्यूएटर के लिए एक अच्छा विकल्प बनाते हैं।
• बड़े जी स्थिरांक जो उन्हें एक अच्छा विकल्प बनाता है सेंसर के रूप में ।
• इन सामग्रियों में हल्के वजन और नरम लोच के कारण पानी या मानव शरीर के साथ अच्छा ध्वनिक प्रतिबाधा है।
• कम क्यूएम के कारण व्यापक अनुनाद बैंडविड्थ।
• इन सामग्रियों का अत्यधिक विकल्प चुना जाता है दिशात्मक माइक्रोफोन तथा अल्ट्रासोनिक हाइड्रोफ़ोन।

पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट

• पाईज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पॉलिमर चरणों से बने पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट उत्कृष्ट पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री बनाते हैं
• उच्च युग्मन कारक, कम ध्वनिक प्रतिबाधा , यांत्रिक लचीलापन इन सामग्रियों की विशेषता है।
• इन सामग्रियों को विशेष रूप से पानी के नीचे सोनार और चिकित्सा नैदानिक ​​अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।

पतली फिल्में

थोक ध्वनिक और सतह ध्वनिक तरंग उपकरणों की पतली फिल्मों के लिए जेडएनओ बड़े पीजोइलेक्ट्रिक युग्मन के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

सबसे अच्छा पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री कौन सी है?

पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को हमारे अनुप्रयोगों की आवश्यकता के आधार पर चुना जाता है। वह सामग्री जो हमारी आवश्यकता को आसानी से पूरा कर सकती है, सबसे अच्छी मानी जा सकती है। पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री का चयन करते समय कुछ कारकों पर विचार किया जाना चाहिए।

पीजोइलेक्ट्रिक के पांच महत्वपूर्ण गुण हैं

१। इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग फैक्टर k

k2 = (संग्रहीत यांत्रिक ऊर्जा / इनपुट विद्युत ऊर्जा) या
k2 = (संग्रहीत विद्युत ऊर्जा / इनपुट यांत्रिक ऊर्जा)

2. पीजोइलेक्ट्रिक स्ट्रेन स्थिर d

विद्युत क्षेत्र के लिए प्रेरित तनाव एक्स के परिमाण का संबंध बताता है है जैसा x = डी.ई.

3. पीजोइलेक्ट्रिक वोल्टेज स्थिरांक g

जी बाहरी तनाव X और प्रेरित विद्युत क्षेत्र E के बीच के संबंध को परिभाषित करता है ई = जीएक्स।
संबंध का उपयोग करना P = d.X. हम बता सकते हैं g = d / =0 .ε कहां है ivity = अनुज्ञा।

4. यांत्रिक गुणवत्ता कारक QM

यह पैरामीटर की तीक्ष्णता को दर्शाता है विद्युत अनुनाद प्रणाली।

क्यूएम = ω0 / 2 ω।

5. ध्वनिक प्रतिबाधा जेड

यह पैरामीटर दो सामग्रियों के बीच ध्वनिक ऊर्जा हस्तांतरण का मूल्यांकन करता है। इसे इस रूप में परिभाषित किया गया है

Z2 = (दबाव / मात्रा वेग)।

ठोस सामग्री में Z = √ϲρ.√ϲ जहां ρ घनत्व है और density है लोचदार कठोरता सामग्री का।

पीजोइलेक्ट्रिक विशेषता तालिका

• पॉलिमर में सिरेमिक की तुलना में कम पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक होता है।
• सिरेमिक-आधारित सामग्रियों का आकार परिवर्तन बहुलक-आधारित सामग्रियों की तुलना में अधिक है जब समान मात्रा में वोल्टेज लागू किया जाता है।
• पीजोइलेक्ट्रिक वोल्टेज गुणांक PVDF के लिए एक बेहतर सामग्री है सेंसर अनुप्रयोगों ।
• बड़े विद्युत चुम्बकीय युग्मन गुणांक के कारण, सोमवार का उपयोग एक ऐसे अनुप्रयोग में किया जाता है जहाँ यांत्रिक तनाव को विद्युत ऊर्जा में बदलना होता है।
• चयन के लिए तीन मापदंडों पर विचार किया जाना चाहिए पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री यांत्रिक अनुनाद के तहत काम कर रहे अनुप्रयोगों के लिए हैं यांत्रिक गुणवत्ता कारक , इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग फैक्टर , तथा पारद्युतिक स्थिरांक । उच्च इन मापदंडों का परिमाण सबसे अच्छा अनुप्रयोग के लिए सामग्री है।
• बड़ी के साथ सामग्री पीजोइलेक्ट्रिक स्ट्रेन गुणांक , विशाल गैर-हिस्टेरेटिक तनाव स्तर के लिए सर्वोत्तम हैं एक एक्ट्यूएटर ।
• उच्च के साथ सामग्री इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग फैक्टर तथा उच्च ढांकता हुआ पारगम्यता के रूप में सबसे अच्छे हैं ट्रांसड्यूसर ।
• कम ढांकता हुआ नुकसान में प्रयुक्त सामग्री के लिए महत्वपूर्ण है बंद-प्रतिध्वनि आवृत्ति आवेदन कम गर्मी उत्पादन के लिए लेखांकन।

इन भौतिक, सामग्री के आधार पर, इलेक्ट्रोमैकेनिकल गुण हम आसानी से पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के बीच अंतर कर सकते हैं। ये गुण हमें अपने आवेदन के लिए सबसे अच्छा पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री चुनने में मदद करते हैं। आपने अपने आवेदन के लिए कौन सी सामग्री का उपयोग किया है? मौजूदा सामग्रियों के लिए अपनी सीमाओं को पार करने के लिए किन संशोधनों की आवश्यकता है?