DeutschAnzahl Durchsuchen:60 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2023-11-14 Herkunft:Powered
Piezoelektrische Verbundwerkstoffe sind eine entscheidende Materialklasse mit umfangreichen Anwendungen in verschiedenen Bereichen, einschließlich nicht zerstörerischer Tests, medizinischer Diagnostik und biomedizinischer Engineering.
Der Kern dieser Materialien ist die piezoelektrische Komponente, die Eigenschaften im Zusammenhang mit elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, elektrischen Eigenschaften, Alterungswiderstand und Bandbreite aufweist. Diese Eigenschaften haben sich ständig entwickelt, um die unterschiedlichen Leistungsanforderungen verschiedener Anwendungsbereiche zu erfüllen.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass verschiedene Anwendungsdomänen unterschiedliche Anforderungen haben. Beispielsweise erfordert industrielle Ultraschalltests piezoelektrische Materialien mit hoher Empfindlichkeit und Signal-Rausch-Verhältnissen, während Unterwasser-Sonarsysteme eine robuste hydrostatische Leistung und Impedanz-Anpassung mit Wasser erfordern. Infolgedessen haben Forscher an der Entwicklung von piezoelektrischen Materialien gearbeitet, um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden.
1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe sind eine Klasse von fortschrittlichen Materialien, die in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie z. B. nicht-zerstörerische Tests, medizinische Diagnose und biomedizinische Technik. Diese Verbundwerkstoffe sollen die Leistung von piezoelektrischen Elementen verbessern, indem sie in einer bestimmten Konfiguration mit nicht-piezoelektrischen Materialien kombiniert werden.
1-3 piezoelektrisches Verbundmaterial vom Typ Typ
Der Name '1-3' bezieht sich auf ein bestimmtes Konnektivitätsmuster in diesen Verbundwerkstoffen. In einer 1-3-Konfiguration überwiegt die piezoelektrische Phase und bildet diskrete, längliche Elemente, die in eine nicht-piezoelektrische Matrix eingebettet sind. Diese Anordnung ermöglicht eine verbesserte Kontrolle über die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs und ermöglicht die Anpassung ihrer Eigenschaften, um die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen zu erfüllen.
1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe werden für ihre einzigartigen Vorteile in Bezug auf Leistung und Herstellung bevorzugt. Die Hauptziele bei der Entwicklung dieser Materialien sind die Verbesserung der Empfindlichkeit, des Signal-Rausch-Verhältnisses und anderer relevanter Eigenschaften, um die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen zu erfüllen.
Das Konzept von 1-3 piezoelektrischen Verbundwerkstoffen hat das Feld piezoelektrischer Materialien revolutioniert und eine vielseitige und effektive Lösung für eine breite Palette von Branchen bietet. Ihre maßgeschneiderten Eigenschaften und innovativen Konfigurationen haben sie in vielen hochmodernen Technologien zu wesentlichen Komponenten gemacht und die Genauigkeit und Effizienz von Geräten verbessert, die in Bereichen wie nicht-zerstörerischen Tests, medizinischer Diagnostik und Unterwasser-Sonarsystemen verwendet werden.
1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe werden durch verschiedene Herstellungsprozesse erzeugt, die die kontrollierte Anordnung von piezoelektrischen Keramiksäulen in einer Polymermatrix ermöglichen. Zu den häufig verwendeten Techniken zur Herstellung von 1-3 piezoelektrischen Verbundwerkstoffen gehören:
Schimmelgussmethode
Diese Methode ist ein etablierter und weit verbreiteter Ansatz. Es geht darum, Keramiksäulen nach dem gewünschten Muster auf einer Form anzuordnen. Anschließend wird ein Polymer wie Epoxidharz in einer Vakuumumgebung in die Form gegossen, um eine ordnungsgemäße Imprägnierung zu gewährleisten.
Der Verbund wird anschließend bei hohen Temperaturen geheilt, und das Material wird bis zur gewünschten Dicke geschnitten oder gemahlen. Elektroden werden zugegeben, und das Verbund wird polarisiert, um das endgültige 1-3 piezoelektrische Verbundmaterial zu erzeugen. Die Anordnung der Keramiksäulen kann regelmäßig oder unregelmäßig sein und Flexibilität bei der Gestaltung bieten. Die Sprödigkeit der Keramik kann jedoch zu niedrigen Ertragsraten führen.
1-3 Rechteck-Verbundmaterial vom Typ Rechteck
Ausschnittsmethode
Diese Methode ist relativ einfach und beinhaltet das Schneiden der präpolarisierten piezoelektrischen Keramik in gleichmäßig große Säulen. Diese Säulen sind dann in einer Form angeordnet und in ein Epoxidharz eingebettet.
Das Vakuum wird angewendet und das Verbund wird geheilt. Ungefährte Gebiete sind weg, um das Endprodukt zu schaffen. Die Keramiksäulen in dieser Methode können so gut wie 75 - 100 μm sein, was eine präzise Kontrolle über ihre Größe ermöglicht. Diese Technik kann jedoch aufgrund von Materialabfällen teurer sein.
Diese beiden Methoden sind die primären Ansätze, die bei der Herstellung von 1-3 piezoelektrischen Verbundwerkstoffen verwendet werden. Sie bieten ein Gleichgewicht zwischen der Flexibilität des Designs und der Kontrolle über die Anordnung von piezoelektrischen Keramiksäulen. Die Auswahl der Fertigungsmethode kann von Faktoren wie der spezifischen Anwendung, den erforderlichen Materialeigenschaften und den Kostenüberlegungen abhängen.
1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe haben aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften und vielseitigen Designoptionen signifikante Anwendungen in verschiedenen Bereichen gefunden. Hier sind einige der wichtigsten Anwendungsbereiche für 1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe:
Sonar und Unterwasserakustik: 1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe werden häufig zur Entwicklung von Unterwasserwandlern und Sonarsystemen verwendet. Ihre Fähigkeit, ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, eine starke hydrostatische Leistung und eine Impedanzanpassung mit Wasser zu bieten, macht sie ideal für akustische Unterwasseranwendungen.
Ultraschallwandler: In industriellen nicht-zerstörerischen Tests und medizinischen Diagnostik werden 1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe in Ultraschallwandlern eingesetzt. Ihre Designflexibilität und Leistungsverbesserungen wie hohe Empfindlichkeit und breite Bandbreite tragen zu einer verbesserten Bildgebung und Signalqualität bei.
Biomedizinische Ultraschallbildgebung: Diese Materialien spielen eine vielversprechende Rolle in der biomedizinischen Technik, insbesondere bei der Entwicklung von Ultraschallwandlern für die medizinische Diagnose. Die Verwendung von 1-3 piezoelektrischen Verbundwerkstoffen in fokussierten Wandlern verbessert die Bandbreite, die elektromechanische Umwandlungseffizienz und verringert die Impedanz, wodurch die Leistung von HIFU-Medizinprodukten mit hoher Intensität fokussierter Ultraschall (HIFU) verbessert wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 1-3 piezoelektrische Verbundwerkstoffe in verschiedenen Bereichen, einschließlich Unterwasserakustik, Ultraschalltests, biomedizinische Bildgebung und Hochtemperaturanwendungen, bekannt sind. Ihre einzigartige Kombination aus Designflexibilität und verbesserten Leistungsmerkmalen macht sie zu einem wertvollen Material zur Verbesserung der Fähigkeiten von Wandlern und Bildgebungssystemen in verschiedenen Bereichen.
