Efeito piezoelétrico e seu princípio
O princípio do efeito piezoelétrico é que a aplicação de pressão a um material piezoelétrico gera uma diferença de potencial elétrico (conhecido como efeito piezoelétrico direto). Por outro lado, a aplicação de uma tensão elétrica produz tensão mecânica (conhecido como efeito piezoelétrico inverso). Em outras palavras, as cerâmicas piezoelétricas possuem a capacidade de converter energia mecânica em energia elétrica e vice-versa, criando uma fascinante relação recíproca.
Efeito piezoelétrico direto
Quando um material piezoelétrico é submetido a uma força externa em uma direção fixa, ocorre polarização interna, gerando simultaneamente superfícies com cargas opostas. Ao remover a força externa, o material retorna ao seu estado neutro. Alterar a direção da força aplicada modifica a polaridade das cargas. A quantidade de carga gerada é diretamente proporcional à magnitude da força aplicada. Esse fenômeno é conhecido como efeito piezoelétrico direto. A maioria dos sensores piezoelétricos é fabricada utilizando o efeito piezoelétrico direto.
Efeito piezoelétrico reverso
Quando um campo elétrico é aplicado a um material piezoelétrico, ocorre deformação mecânica em direções específicas, sendo a magnitude da deformação proporcional à intensidade do campo elétrico externo. Esse fenômeno é denominado efeito piezoelétrico reverso. Dispositivos fabricados utilizando o efeito piezoelétrico reverso encontram aplicações em engenharia ultrassônica e em campos de micromovimento.
I. Estrutura básica e princípio de funcionamento de cerâmicas piezoelétricas tubulares
Os componentes cerâmicos piezoelétricos tubulares são fabricados com materiais cerâmicos piezoelétricos. Sua estrutura principal consiste em um corpo cerâmico tubular, um eletrodo externo e um eletrodo interno. Os eletrodos externo e interno são posicionados próximos às superfícies externa e interna do corpo cerâmico tubular, respectivamente, mantendo um espaçamento específico entre eles.
Sob a influência de um campo elétrico, os diferentes campos elétricos induzidos pelos eletrodos externo e interno causam deformação compressiva e distorção do corpo cerâmico tubular. Consequentemente, as cerâmicas piezoelétricas tubulares exibem propriedades piezoelétricas e de acoplamento, tornando-as aplicáveis em áreas como sensores ultrassônicos, filtros acústicos, geradores acústicos e comunicações sem fio.
II. Direção de vibração de cerâmicas piezoelétricas tubulares
A direção da vibração em cerâmicas piezoelétricas tubulares é uma questão crítica que exige atenção e resolução durante o projeto, a fabricação e a aplicação. A direção da vibração é geralmente definida pela polaridade dos eletrodos e pelos requisitos específicos da aplicação. Durante o projeto e a fabricação, a polaridade dos eletrodos e a direção da vibração devem ser determinadas com base na aplicação pretendida e nas características operacionais.
Geralmente, a direção de vibração de cerâmicas piezoelétricas tubulares deve ser perpendicular à direção piezoelétrica do material cerâmico. Isso significa que, quando um campo elétrico é aplicado à cerâmica piezoelétrica tubular, a direção de vibração do corpo cerâmico tubular é perpendicular à direção do campo elétrico. Essa configuração aumenta efetivamente a eficiência e a confiabilidade das cerâmicas piezoelétricas tubulares, ao mesmo tempo que reduz sua sensibilidade à temperatura e a taxa de falhas.
III. Cenários de aplicação e características operacionais de cerâmicas piezoelétricas tubulares
As cerâmicas piezoelétricas tubulares exibem efeitos piezoelétricos e de acoplamento, com os seguintes cenários de aplicação e características operacionais:
1. Sensores ultrassônicos
Cerâmicas piezoelétricas tubulares podem ser integradas em sensores ultrassônicos. Ao aplicar um campo elétrico para induzir vibração, elas convertem ondas acústicas em sinais elétricos para detecção.
2. Filtros de Ondas Acústicas
Cerâmicas piezoelétricas tubulares podem ser usadas em filtros de ondas acústicas. Ao aplicar um campo elétrico, elas geram vibrações que filtram sinais de frequência indesejados.
3. Geradores de Ondas Acústicas
Cerâmicas piezoelétricas tubulares podem ser usadas em geradores de ondas acústicas. Ao aplicar um campo elétrico, elas vibram para produzir sinais de ondas acústicas em frequências específicas.
4. Comunicação sem fio
Cerâmicas piezoelétricas tubulares podem ser usadas em comunicação sem fio. Ao aplicar um campo elétrico, elas vibram para converter sinais elétricos em sinais de ondas acústicas para transmissão.
Norke’A gama de produtos da empresa inclui materiais cerâmicos especializados. Esses produtos encontram ampla aplicação em diversos setores de ponta, incluindo eletrônica, máquinas, produtos químicos, metalurgia, novas energias e semicondutores.