Oksit Seramikler – Piezoseramikler

Elektromekanik Güç Çevirici Olarak Seramik

Piezoseramikler basınç ve ivme gibi mekanik parametreleri elektrik parametrelerine veya tam tersine elektrik sinyallerini mekanik hareket veya vibrasyona dönüştürmek için kullanılan malzeme grubunu temsil etmektedir.

Piezoseramik malzemeler, fonksiyonel seramikler olarak kategorize edilir. Sensörlerde kullanıldığında bu malzemeler kuvvetleri, basınçları ve ivmelendirmeleri elektrik sinyallerine dönüştürür. Sonik ve ultrasonik güç çeviriciler ve aktüatörlerde ise elektrik voltajını vibrasyon ve deformasyona dönüştürmektedir. Piezoseramik malzemeler bir tarafta kimyasal kompozisyonlarına göre, diğer tarafta ise özel uygulama koşullarına göre sınıflandırılır. CeramTec, malzemeleri aşağıdaki kategorilere ayırmaktadır:

  • Güç çeviricilere (ultrasonic uygulamalar) yönelik malzemeler
  • Sensörlere (ultrasonik vericiler ve alıcılar) yönelik malzemeler
  • Aktüatörlere (hassas konumlandırma veya enjeksiyon sistemleri) yönelik malzemeler
  • Özel uygulamalara yönelik malzemeler

Metalize piezoseramiklerin kontağı iletken yapıştırıcılar, iletken kauçuklar, yaylı kontaklar veya lehim ile sağlanabilir.

Önemli bilgiler:

Piezoseramik Özelliklerine Örnekler

  Güç çeviriciler Sensörler Aktüatörler
Relatif geçirgenlik ε33 τ/ε0 1000 – 1300 1500 – 1850 1800 – 3800
Kayıp faktörü tan δ 2x10-3
3x10-3
12x10-3
20x10-3
15x10-3
16x10-3
Frekans sabiti NP,
KHz⋅mm
2210 – 2280 2020 – 2050 1960 – 2010
Bağlaşım faktörü kP 0,55 – 0,57 0,59 – 0,62 0,65
Yük sabiti d33,
10-12 C/N
240 – 310 390 – 450 475 – 680
Voltaj sabiti g33,
10-3 Vm/N
26,9 – 27,1 26,9 – 33,1 20,2 – 28,5
Elastik uyum S11ε,
10-12 m2/N
11,4 – 14,9 16,3 – 18,5 15,8 – 17,9
Esnek esnemezlik C33D,
1010N/m2
15,9 – 16,2 14,5 – 15,8 14,7 – 15,2
Yoğunluk g/cm2 7,65 – 7,70 7,65 – 7,80 7,70 – 7,83
Kalite Qm 500 – 1000 60 – 90 75 – 80
Yıpranma oranı Cε, % (-4,5)-(-3,0) (-2,3)-(-0,3) (-1,6)-(-0,8)

Piezoseramiklerin kullanım alanı çok geniştir . Piezoseramikler otomotiv endüstrisinde darbe ve yağ düzeyi sensörleri gibi uygulamalarda veya motorlarda enjeksiyon süreçlerinin hassas denetimini sağlayan aktüatörler olarak kullanılmaktadır. Medikal teknolojisinde piezoseramik komponentler litotriptörler, plak temizleme cihazları ve solunum aletlerinde bulunmaktadır. Mekanik mühendisliğinde sık kullanılan uygulamalar arasında ultrasonik temizleme, ultrasonik kaynak ve aktif vibrasyon yumuşatma sayılabilir. Piezoelektrik teknolojisi, tüketici uygulamalarında ise müzik enstrümanları veya piezoelektrik ocak ateşleyicileri olarak kullanılmaktadır.