Spesifikasi berlawanan mencirikan bahan-bahan ini. Tapi, bagaimana cara menegaskan materi untuk keperluan kita? Apa yang dicari? Apa saja jenis materi (material) piezoelektrik? Pada postingan ini, kita menyaksikan banyak sekali jenis materi piezoelektrik beserta sifat-sifatnya. Artikel ini menerangkan lima faedah dasar yang mesti dicari dikala menegaskan materi piezoelektrik untuk produk tersebut.
Jenis Bahan (material) Piezoelektrik
Berbagai jenis materi piezoelektrik termasuk yang berikut ini.
Bahan (material) Alami
Kristal-kristal ini yaitu dielektrik anisotropik dengan kisi kristal non-sentrosimetri. Bahan kristal seumpama Kuarsa, garam Rochelle, Topaz, mineral keluarga Turmalin, dan beberapa zat organik seumpama sutra, kayu, enamel, tulang, rambut, karet, dentin tergolong dalam klasifikasi ini.Bahan Sintetis Buatan Manusia
Bahan dengan sifat feroelektrik dipakai untuk merencanakan materi piezoelektrik. Bahan produksi insan dikelompokkan ke dalam lima klasifikasi utama - Analog kuarsa, Keramik, Polimer, Komposit, dan Film Tipis.- Polimer : Polyvinylidene difluoride, PVDF atau PVF2.
- Komposit : Piezocomposite yaitu kenaikan dari piezopolymer. Mereka sanggup dari dua jenis:
- Piezo polimer di mana materi piezoelektrik direndam dalam matriks pasif elektrik.
- Komposit piezo yang dibentuk dengan menggunakan dua keramik yang berbeda, misalnya serat BaTiO3 yang memperkuat matriks PZT. - Piezoelektrik produksi dengan struktur kristal selaku perovskit : Barium titanat, titanat timbal, Zirkonat titanat (PZT), Kalium niobat, Lithium niobate, Lithium tantalate, dan keramik piezoelektrik bebas timah lainnya.
Properti Bahan piezoelektrik yang berbeda
Sifat-sifat materi piezoelektrik yang berlawanan termasuk yang berikut ini.Kuarsa
- Kuarsa yaitu materi piezoelektrik kristal tunggal paling populer. Bahan kristal tunggal menampilkan sifat material yang berlawanan tergantung pada pecahan dan arah propagasi gelombang curah. Osilator kuarsa yang dioperasikan dalam mode geser ketebalan AT-cut dipakai di komputer, TV, dan VCR.
- Dalam perangkat SAW dipakai kuarsa ST-cut dengan propagasi X. Kuarsa memiliki aspek mutu mekanik QM> 105 yang sungguh tinggi.
Lithium Niobate dan Lithium Tantalate
- Bahan-bahan ini berisikan oktahedron oksigen.
- Suhu curies dari bahan-bahan ini yaitu masing-masing 121° dan 660°c.
- Bahan-bahan ini memiliki koefisien kopling elektromekanis yang tinggi untuk gelombang akustik permukaan.
Barium Titanate
- Bahan-bahan ini dengan dopan seumpama ion Pb atau Ca sanggup menstabilkan fasa tetragonal pada rentang suhu yang lebih luas.
- Ini mulanya dipakai untuk vibrator piezoelektrik tipe-Langevin.
PZT
- PZT doping dengan ion donor seumpama Nb5+ atau Tr5+ menampilkan PZT lunak seumpama PZT-5.
- Doping PZT dengan ion peserta seumpama Fe3+ atau Sc3+ menampilkan PZT keras seumpama PZT-8.
Timbal Titanate Ceramic
- Ini sanggup menciptakan pencitraan ultrasonik yang terang sebab ada kopling planar yang sungguh rendah.
- Baru-baru ini, untuk transduser ultrasonik dan aktuator elektromekanis ferroelektrik relaxor kristal tunggal dengan batas fase morfotropik (MPB) sedang dikembangkan.
Polimer Piezoelektrik
Polimer piezoelektrik memiliki karakteristik lazim tertentu sebagai- Konstanta piezoelektrik kecil yang menjadikannya menjadi opsi yang bagus untuk aktuator.
- Konstanta g besar yang menjadikannya menjadi opsi yang bagus selaku sensor.
- Bahan-bahan ini memiliki pencocokan impedansi akustik yang bagus dengan air atau badan insan sebab ringan dan elastisitasnya lembut.
- Bandwidth resonansi luas sebab QM rendah.
- Bahan-bahan ini sungguh diseleksi untuk mikrofon terarah dan hidraulik ultrasonik.
Komposit Piezoelektrik
- Komposit piezoelektrik yang yang dibikin dari piezoelektrik keramik dan fasa polimer membentuk materi piezoelektrik yang sungguh baik
- Faktor kopling tinggi, impedansi akustik rendah, kebebasan mekanis menjadi ciri material ini.
- Bahan-bahan ini utamanya dipakai untuk sonar bawah air dan aplikasi transduser ultrasonik diagnostik medis.
Film Tipis
Untuk perangkat gelombang akustik dan akustik permukaan, film tipis ZnO banyak dipakai sebab ada sambungan piezoelektrik yang besar.Bahan (material) Piezoelektrik Terbaik?
Bahan piezoelektrik diseleksi menurut kriteria aplikasi. Bahan yang sanggup dengan mudah menyanggupi kriteria kami sanggup dianggap yang terbaik. Ada beberapa aspek yang mesti diperhitungkan dikala menegaskan materi piezoelektrik.Kelima faedah penting piezoelektrik adalah
Faktor kopling elektromekanis k
k2 = (Energi mekanik tersimpan/Energi listrik input) atauk2 = (Energi listrik tersimpan/Energi mekanik input)
Konstanta regangan piezoelektrik d
Menjelaskan hubungan besarnya regangan yang diinduksi x dengan medan listrik E sebagai x = d.EKonstanta tegangan piezoelektrik g
g mendefinisikan hubungan antara tegangan eksternal X dan medan listrik terinduksi E selaku E = g.XMenggunakan hubungan P = d.X kita sanggup menyatakan g = d/ε0.ε. di mana ε = permitivitas.
Faktor mutu mekanik QM
Parameter ini mencirikan ketajaman metode resonansi elektromekanis.QM = ω0/2 ω.
Impedansi Akustik Z
Parameter ini memeriksa transfer energi akustik antara dua bahan. Ini didefinisikan sebagai Z2 = (kecepatan tekanan/volume). Dalam materi padat Z = √ρ.√ϲ di mana ρ yaitu kepadatan dan ϲ yaitu kekakuan lentur material.Tabel Karakteristik Piezoelektrik
Karakteristik | Simbol | SATUAN | BaTiO3 | PZT | PVDF |
Massa jenis | 103kg/m3 | 5,7 | 7,5 | 1,78 | |
Izin relatif | ε/ε0 | 1700 | 1200 | 12 | |
Piezoelektrik | d31 | 10-12 C / N | 78 | 110 | 23 |
Konstan | g31 | 10-3 Vm / N | 5 | 10 | 216 |
Konstan Tegangan | k31 | pada 1kHz | 21 | 30 | 12 |
- Polimer memiliki konstanta piezoelektrik yang rendah ketimbang keramik.
- Perubahan bentuk materi berbasis keramik lebih dari pada materi berbasis polimer di saat jumlah tegangan yang serupa diterapkan.
- Koefisien tegangan piezoelektrik dari PVDF yaitu materi yang lebih baik untuk aplikasi sensor.
- Karena koefisien kopling elektromekanis yang lebih besar, PZT dipakai dalam aplikasi di mana tekanan mekanik mesti dikonversi menjadi energi listrik.
- Tiga parameter yang mesti diperhitungkan untuk menegaskan materi piezoelektrik untuk aplikasi yang melakukan pekerjaan di bawah resonansi mekanik yaitu aspek mutu mekanik, aspek kopling elektromekanis, dan konstanta dielektrik. Semakin tinggi besaran parameter ini yang terbaik yaitu materi untuk aplikasi.
- Bahan dengan koefisien regangan piezoelektrik yang besar, level regangan non-histeretik yang besar yaitu yang terbaik untuk aktuator.
- Bahan dengan aspek kopling elektromekanis tinggi dan permitivitas dielektrik tinggi paling baik selaku transduser.
- Kehilangan dielektrik rendah penting untuk materi yang dipakai dalam aplikasi frekuensi resonansi-off yang menciptakan pembangkit panas rendah.
 Piezoelektrik - Properti, Dan Karakteristik){kind=link}