पीज़ोइलेक्ट्रिक तकनीक का मूल आधार हैपीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव, जो उस घटना को संदर्भित करता है जहां कुछ क्रिस्टल (जैसे क्वार्ट्ज, पीजोइलेक्ट्रिक सेरामिक्स, पीवीडीएफ, आदि) यांत्रिक तनाव के तहत शुल्क उत्पन्न करते हैं या एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत विरूपण से गुजरते हैं। इसे विशेष रूप से दो प्रकार के प्रभावों में विभाजित किया जा सकता है:
सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव (यांत्रिक ऊर्जा → विद्युत ऊर्जा)
जब एक क्रिस्टल को यांत्रिक तनाव जैसे दबाव और तनाव के अधीन किया जाता है, तो इसके आंतरिक चार्ज वितरण में परिवर्तन होता है, और सतह पर विपरीत संख्या वाले चार्ज की समान मात्रा उत्पन्न होती है, जिससे संभावित अंतर बनता है। उदाहरण के लिए, एक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट का दोहन करते समय, दोनों छोरों पर एक कमजोर धारा उत्पन्न होगी।
रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव (विद्युत ऊर्जा → यांत्रिक ऊर्जा)
जब एक क्रिस्टल के दोनों सिरों पर एक विद्युत क्षेत्र लागू होता है, तो इसकी जाली संरचना प्रतिवर्ती विरूपण (बढ़ाव या संकुचन) से गुजरती है, और विरूपण की डिग्री विद्युत क्षेत्र की ताकत के लिए आनुपातिक है। उदाहरण के लिए, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में एक वैकल्पिक वोल्टेज लागू करने से उच्च आवृत्ति कंपन उत्पन्न होगा।
1. पीजोइलेक्ट्रिक प्रौद्योगिकी के अध्यादेश क्षेत्र
(1) सटीक ड्राइव और पोजिशनिंग (उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव)
①Piezoelectric मोटर: रोटर रोटेशन को चलाने के लिए पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री के उच्च-आवृत्ति कंपन का उपयोग करते हुए, इसमें तेजी से प्रतिक्रिया, उच्च सटीकता और कोई विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की विशेषताएं हैं। यह आमतौर पर लिथोग्राफी मशीनों और अर्धचालक विनिर्माण उपकरणों के सटीक विस्थापन नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है।
②piezoelectric नैनोपोजिशनिंग प्लेटफॉर्म: व्युत्क्रम पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से नैनोमीटर (या यहां तक कि उप नैनोमीटर) विस्थापन सटीकता को प्राप्त करना, अत्याधुनिक वैज्ञानिक अनुसंधान उपकरणों जैसे कि स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी (एसटीएम) और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) पर लागू होता है।
③Piezoelectric स्विंग टेबल/रोटरी टेबल: जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, Xinmei उत्पादों का उपयोग लेजर ऑप्टिकल पथ समायोजन, सेमीकंडक्टर वेफर संरेखण, ऑप्टिकल घटक कोण अंशांकन, और अन्य परिदृश्यों के लिए माइक्रो एंगल दूसरे स्तर पर सटीक कोण नियंत्रण प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
(2) सेंसर और ऊर्जा कटाई (सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव)
①pration/कंपन सेंसर: पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री यांत्रिक कंपन या दबाव को ब्रिज वाइब्रेशन, इंजन फॉल्ट डायग्नोसिस, ब्लड प्रेशर मॉनिटर, आदि की निगरानी के लिए विद्युत संकेतों में बदल सकती है। उदाहरण के लिए, एक लाइटर में पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रिक स्पार्क्स उत्पन्न करता है, जो तुरंत सकारात्मक पाईज़ोइल्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके उच्च वोल्टेज बिजली को रिलीज करता है।
②Piezoelectric एनर्जी हार्वेस्टर: पर्यावरण में कंपन ऊर्जा को परिवर्तित करता है (जैसे कि कार ड्राइविंग, नक्शेकदम, यांत्रिक संचालन) विद्युत ऊर्जा में, IoT सेंसर और वायरलेस चिप्स जैसे कम-शक्ति वाले उपकरणों के लिए शक्ति प्रदान करता है, "सेल्फ पावरिंग" प्राप्त करता है।
(3) ध्वनिकी और अल्ट्रासाउंड क्षेत्र
①ultrasonic Transducer: मेडिकल अल्ट्रासाउंड इमेजिंग (B-Ultrasound), औद्योगिक गैर-विनाशकारी परीक्षण (धातुओं में आंतरिक दरारें का पता लगाने), और अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग (गुफाओं के प्रभाव के माध्यम से सफाई प्रिसिजन पार्ट्स) के लिए उच्च-आवृत्ति वाली अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्पन्न करने के लिए उलटा पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करता है।
②Piezoelectric स्पीकर/माइक्रोफोन: स्पीकर पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री को कंपन करके ध्वनि का उत्पादन करता है, जबकि माइक्रोफोन ध्वनि तरंगों के साथ पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री को संपीड़ित करके विद्युत संकेतों को उत्पन्न करता है। यह आमतौर पर छोटे ऑडियो उपकरणों जैसे श्रवण यंत्र और हेडफ़ोन में उपयोग किया जाता है।
(४) चिकित्सा और जैव प्रौद्योगिकी
①Piezoelectric माइक्रोफ्लुइडिक चिप: पीज़ोइलेक्ट्रिक कंपन के माध्यम से माइक्रोचैनल्स में तरल प्रवाह को नियंत्रित करके ड्रग स्क्रीनिंग और सेल पृथक्करण जैसे जैविक प्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।
②Piezoelectric सर्जिकल उपकरण, जैसे कि पीज़ोइलेक्ट्रिक बोन आरी, सटीक कटिंग को प्राप्त करने और ऊतक क्षति को कम करने के लिए उच्च आवृत्ति कंपन का उपयोग करते हैं, जिससे उन्हें न्यूनतम इनवेसिव ऑर्थोपेडिक सर्जरी के लिए उपयुक्त बनाया जाता है।
(५) उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और स्मार्ट डिवाइस
①mobile फोन कंपन मोटर: कुछ उच्च-अंत मोबाइल फोन पीज़ोइलेक्ट्रिक वाइब्रेटर का उपयोग करते हैं, जिनमें पारंपरिक सनकी व्हील मोटर्स (जैसे कि iPhone के टैप्टिक इंजन) की तुलना में तेजी से प्रतिक्रिया और अधिक नाजुक कंपन मोड की विशेषताएं होती हैं।
②FingerPrint मान्यता मॉड्यूल: पीज़ोइलेक्ट्रिक फिंगरप्रिंट सेंसर दबाव के कारण होने वाले चार्ज परिवर्तन के माध्यम से फिंगरप्रिंट पैटर्न को पहचानते हैं, जिसमें विरोधी प्रदूषण और उच्च मान्यता सटीकता के फायदे हैं।
2.typical अनुप्रयोग मामले
(1) सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग: लिथोग्राफी मशीनों में, पीजोइलेक्ट्रिक नैनोप्लाटफॉर्म का उपयोग लिथोग्राफी लेंस के सटीक आंदोलन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जिससे चिप पैटर्न की नैनोमीटर स्तर के जोखिम सटीकता को सुनिश्चित होता है।
(2) नए ऊर्जा वाहन: पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग बैटरी पैक के कंपन और दबाव की निगरानी के लिए किया जाता है, बैटरी सुरक्षा सुनिश्चित करता है; पीज़ोइलेक्ट्रिक एनर्जी हार्वेस्टर टायर कंपन ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में ऑन-बोर्ड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली में बदल सकता है।
(3) एयरोस्पेस: पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग अत्यधिक विश्वसनीय दबाव सेंसर बनाने के लिए किया जाता है जो विमान के इंजन के अंदर हवा के दबाव और तापमान में परिवर्तन की निगरानी करते हैं।
3.Technological लाभ और चुनौतियां
(1) लाभ: तेजी से प्रतिक्रिया गति (नैनोसेकंड स्तर), उच्च सटीकता (नैनोमीटर/माइक्रो कोण दूसरा स्तर), कॉम्पैक्ट संरचना, कोई विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, उच्च तापमान और वैक्यूम जैसे चरम वातावरण के लिए उपयुक्त।
(2) चुनौती: कम आउटपुट बल (प्रवर्धन तंत्र की आवश्यकता), उच्च ड्राइविंग वोल्टेज (आमतौर पर सैकड़ों वोल्ट के दसियों), दीर्घकालिक उपयोग के दौरान संभावित थकान उम्र बढ़ने के मुद्दे, जिन्हें सामग्री अनुकूलन के माध्यम से सुधार करने की आवश्यकता होती है (जैसे कि लीड जिरकोनेट टाइटनेट पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक PZT) और सर्किट डिजाइन।
Piezoelectric तकनीक, "इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग" की अपनी अनूठी विशेषताओं के साथ, पारंपरिक क्षेत्रों से अत्याधुनिक निर्माण, क्वांटम प्रौद्योगिकी और बायोमेडिसिन जैसे अत्याधुनिक दिशाओं तक फैली हुई है, जो माइक्रो नैनो तकनीक के मुख्य समर्थन में से एक बन गई है।
