氧化物陶瓷 – 压电陶瓷

作为机电传感器的陶瓷

压电陶瓷用于将机械参数(如压力和加速度)转换为电参数,或者反过来将电信号转换为机械运动或振动。

压电材料分类为功能性陶瓷。在传感器中,它们可将力、压力和加速度转换为电信号,在声波和超声波传感器与启动器中,它们可将电压力转换为振动或形变。压电陶瓷按照化学成分和特定应用情况分类。CeramTec 区分以下材料类别:

  • 用于电力转换器的材料(超声波应用)
  • 用于传感器的材料(超声波发射器和接收器)
  • 用于启动器的材料(精确定位或注入系统)
  • 用于特殊应用的材料

使用导电粘合剂、导电橡胶、弹簧触点或通过焊接可实现金属化压电陶瓷的接触。

值得了解:

压电陶瓷特性选择

  电力转换器 传感器 启动器
相对介电常数 ε33 τ/ε0 1,000 – 1,300 1,500 – 1,850 1,800 – 3,800
损失系数 tan δ 2x10-3
3x10-3
12x10-3
20x10-3
15x10-3
16x10-3
频率常数 NP,
KHz⋅mm
2,210 – 2,280 2,020 – 2,050 1,960 – 2,010
耦合系数 kP 0.55 – 0.57 0.59 – 0.62 0.65
电荷常数 d33,
10-12 C/N
240 – 310 390 – 450 475 – 680
电压常数 g33,
10-3 Vm/N
26.9 – 27.1 26.9 – 33.1 20.2 – 28.5
弹性柔度 S11ε,
10-12 m2/N
11.4 – 14.9 16.3 – 18.5 15.8 – 17.9
弹性硬度 C33D,
1010N/m2
15.9 – 16.2 14.5 – 15.8 14.7 – 15.2
密度 g/cm2 7.65 – 7.70 7.65 – 7.80 7.70 – 7.83
质量 Qm 500 – 1,000 60 – 90 75 – 80
老化速度 Cε, % -4.5 to -3.0 -2.3 to -0.3 - 1.6 to -0.8

压电陶瓷具有多种用途。压电陶瓷用于汽车行业的多个应用,如震动和油液位传感器,或用于精确控制引擎注入工艺的启动器。在医疗技术中,体外冲击波碎石仪、霉斑去除设备和吸入器中可找到压电陶瓷元件。机械工程的常见应用包括超声波清洗、超声波焊接和主动减震。乐器簧片或压电燃气点火器是压电技术在消费类应用中的示例。