압전 기술의 핵심은 기반입니다압전 효과, 특정 결정 (예 : 석영, 압전 세라믹, PVDF 등과 같은 .)이 기계적 응력 하에서 충전을 생성하거나 전기장의 작용 하에서 변형을 겪는 현상을 의미합니다.
양성 압전 효과 (기계적 에너지 → 전기 에너지)
결정이 압력 및 장력과 같은 기계적 응력을 받으면 내부 전하 분포가 변경되고 표면에 동일한 양의 반대 숫자 전하가 생성되어 전위차 . 예를 들어 . . {{0}.
역 압전 효과 (전기 에너지 → 기계적 에너지)
전기장이 결정의 양쪽 끝에 적용될 때, 그 격자 구조는 가역적 변형 (신장 또는 수축)을 겪고 변형의 정도는 전기장의 강도에 비례합니다 . 예를 들어, piezoelectric ceramics에 교대 전압을 적용하면 고 수증기의 진동이 생성됩니다.
1. 압전 기술의 애플리케이션 필드
(1) 정밀 구동 및 위치 (역 압전 효과)
Piezoelectric Motor : 로터 회전을 구동하기 위해 압전 재료의 고주파 진동을 사용하여, 빠른 응답, 높은 정확도 및 전자기 간섭 및 .의 특성이 있습니다 . .}} .} . . . .} . . ..
Piezoelectric nanopositioning 플랫폼 : 역 압전 효과를 통한 나노 미터 (또는 심지어 하위 나노 미터) 변위 정확도 달성, 스캐닝 터널링 현미경 (STM) 및 AFM (Atomic Force Microscopy) .}과 같은 최첨단 과학 연구 장비에 적용됩니다.
Piezoelectric 스윙 테이블/로타리 테이블 : 앞에서 언급했듯이 Xinmei 제품은 미세 각도 2 단계에서 정확한 각도 제어를 달성하기 위해 레이저 광 경로 조정, 반도체 웨이퍼 정렬, 광학 구성 요소 각도 교정 및 기타 시나리오에 사용됩니다. .
(2) 센서 및 에너지 수확 (양성 압전 효과)
inpressure/Vibration Sensor : 압전 재료는 교량 진동, 엔진 결함 진단, 혈압 진단, 혈압 진단 등을 모니터링하기 위해 기계적 진동 또는 압력을 전기 신호로 변환 할 수 있습니다. 효과 .
Piezoelectric Energy Harvester : 환경 (예 : 자동차 주행, 발자취, 기계식 작동)의 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 IoT 센서 및 무선 칩과 같은 저전력 장치에 전원을 공급하여 "자체 전원"달성 .
(3) 음향 및 초음파 분야
inultrasonic transducer : 역 압전 효과를 사용하여 의료 초음파 영상 (B- ultrasound), 산업 비파괴 테스트 (금속의 내부 균열 감지) 및 초음파 청소 (캐비테이션 효과를 통한 청소 정밀 부품).을위한 고주파 초음파 파도를 생성합니다.
Piezoelectric speaker/microphone : 스피커는 압전 재료를 진동시켜 소리를냅니다. 마이크는 음파로 압전 재료를 압축하여 전기 신호를 생성합니다.
(4) 의학 및 생명 공학
Piezoelectric microfluidic 칩 : 압전 진동을 통해 마이크로 채널에서 액체 흐름을 제어하여 약물 스크리닝 및 세포 분리와 같은 생물학적 실험에 사용 .
piezoelectric bone saws와 같은 piezoelectric 수술기구는 고주파 진동을 사용하여 정밀한 절단을 달성하고 조직 손상을 줄여 최소 침습적 정형 외과 수술에 적합합니다 .
(5) 소비자 전자 및 스마트 장치
Mobile Phone Vibration Motor : 일부 고급 휴대폰은 전통적인 편심 휠 모터 (예 : iPhone의 Taptic Engine과 같은) .에 비해 더 빠른 반응과 더 섬세한 진동 모드의 특성을 가진 압전 진동기를 사용합니다.
FingerPrint 인식 모듈 : 압전 지문 센서는 압력으로 인한 충전 변경을 통해 지문 패턴을 인식하며, 이는 오염 방지 및 높은 인식 정확도의 장점 .입니다.
2. 일반적인 신청 사례
(1) 반도체 제조 : 리소그래피 기계에서 압전 나노 플랫폼은 리소그래피 렌즈의 정확한 움직임을 제어하는 데 사용되어 칩 패턴의 나노 미터 레벨 노출 정확도 .
(2) 새로운 에너지 차량 : 압전 센서는 배터리 팩의 진동 및 압력을 모니터링하여 배터리 안전을 보장하는 데 사용됩니다. 압전 에너지 수확기는 타이어 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 온보드 전자 장치 . 전력을 전원으로 변환 할 수 있습니다.
(3) 항공 우주 : 압전 재료는 항공기 엔진 내부의 공기압과 온도의 변화를 모니터링하는 신뢰할 수있는 압력 센서를 제조하는 데 사용됩니다 .
3. 기술적 장점과 도전
(1) 장점 : 빠른 응답 속도 (나노초 레벨), 높은 정확도 (나노 미터/마이크로 각도 2 단계), 소형 구조, 전자기 간섭 없음, 고온 및 진공과 같은 극한 환경에 적합 .
(2) 챌린지 : 낮은 출력력 (증폭 메커니즘이 필요), 높은 구동 전압 (일반적으로 수십 ~ 수백 볼트), 장기 사용 중 잠재적 인 피로 노화 문제, 재료 최적화 (예 : 리드 지르코 네이트 티탄 Piezoezezolectric Ceramic PZT) 및 회로 설계 . 등을 통해 개선되어야합니다.
"전자 기계 커플 링"의 고유 한 특성을 갖춘 압전 기술은 전통적인 분야에서 지능형 제조, 양자 기술 및 생체 의료와 같은 최첨단 방향으로 확장되어 마이크로 나노 기술의 핵심 지원 중 하나가되었습니다.
