XIX Sympozjum Srodowiskowe PTZE - materialy.pdf
XIX Sympozjum Srodowiskowe PTZE - materialy.pdf
XIX Sympozjum Srodowiskowe PTZE - materialy.pdf
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>XIX</strong> <strong>Sympozjum</strong> <strong>PTZE</strong>, Worliny 2009<br />
Współczynniki (moduły) piezoelektryczne, określające zależność indukowanej<br />
w krysztale polaryzacji elektrycznej pod wpływem zewnętrznych naprężeń mechanicznych<br />
w prostym efekcie piezoelektrycznym, są równe odpowiednim współczynnikom określającym<br />
w efekcie odwrotnym zależność deformacji kryształu od wartości natężenia zewnętrznego<br />
pola elektrycznego.<br />
Najbardziej popularne materiały piezoelektryczne to kwarc (SiO2), układ tytanian ołowiucyrkonian<br />
ołowiu (PZT), tytanian baru (BaTiO3), tytanian ołowiu (PbTiO2) oraz polimery<br />
(polifluorek winylidenu PVF2). Piezoelementy wykorzystywane w urządzeniach piezoelektrycznych<br />
dzielimy na następujące grupy:<br />
• Przetworniki energii mechanicznej w elektryczną: akceleratory, detonatory,<br />
przyciski do fotolamp, zapalniczki piezoelektryczne, mikrofony, głowice w adapterach<br />
itp.<br />
• Przetworniki energii elektrycznej w mechaniczną: ultradźwiękowe linie opóźniające,<br />
bramki elektromechaniczne, słuchawki i aparaty słuchowe, głośniki wysokiej<br />
częstotliwości, sterylizatory, bimorfy, itp.<br />
• Przetworniki energii elektrycznej w mechaniczną i odwrotnie: ultradźwiękowe<br />
urządzenia kontroli przepływu cieczy i gazów, urządzenia z zastosowaniem fal<br />
powierzchniowych, rezonatory, filtry, transformatory i inne.<br />
Efektywność przetwarzania energii elektrycznej na energię mechaniczną oraz prędkość propagującej<br />
się w materiale fali akustycznej zależą od rodzaju materiału oraz typu<br />
i kierunku propagacji fali. W kryształach piezoelektrycznych występuje wiele rodzajów fal,<br />
a w szczególności są to:<br />
• Fale objętościowe – AFO (fale qasipodłużne), występuje dominująca składowa<br />
wzdłuż kierunku propagacji oraz składowa prostopadła do tego kierunku.<br />
• Fale powierzchniowe – AFP, rozchodzą się wzdłuż swobodnej powierzchni<br />
kryształu (występuje przy tym pofalowanie powierzchni kryształu), głębokość<br />
wnikania równa w przybliżeniu długości fali, prędkość nieco mniejsza od prędkości<br />
fali poprzecznej rozchodzącej się w tym samym kierunku, silny wpływ warunków<br />
elektrycznych na powierzchni kryształu na parametry fali.<br />
Materiały piezoelektryczne poddane elektrycznym i mechanicznym ładunkom mogą nie spełniać<br />
pokładanych w nich nadziei z powodu różnych wad materiałowych powstających podczas<br />
procesów ich wytwarzania. W teorii deformacji ciał stałych plastyczne właściwości<br />
kryształów tłumaczone są obecnością w nich defektów sieci krystalicznych, z których największą<br />
rolę w uplastycznieniu ciał odgrywają dyslokacje czyli defekty liniowe sieci i ich<br />
oddziaływanie z elementarnymi wzbudzeniami kryształu, takimi jak fonony, elektrony, magnony<br />
czy polarony.<br />
Defekty sieci krystalicznej wpływają również w sposób istotny na zjawiska przewodnictwa<br />
cieplnego i elektrycznego. Istnieje również sytuacja odwrotna, gdzie elementarne wzbudzenia<br />
kryształu wywierają wpływ na dynamikę defektów. Należy tu wspomnieć chociażby o zjawisku<br />
hamowania dyslokacji pod wpływam oddziaływania jej z fononami sieci krystalicznej. Defekty<br />
niekorzystnie wpływają na pracę urządzeń piezoelektrycznych. Ważne jest zatem, żeby wiedzieć<br />
w jaki sposób pęknięcia mikroskopowe, dyslokacje, szczeliny czy niejednorodności, zaburzają<br />
zmienne pola elektryczne i generowane naprężenia. Ważne jest również analizowanie<br />
zachowania takich defektów zarówno pod wpływem ładunków elektrycznych jak i przyłożonych<br />
naprężeń mechanicznych, z punktu widzenia jakości działania takich urządzeń.<br />
40
Change language