Решение

2. Основные услуги

3. Перед заказом: основы о пьезокерамике, которые нужно знать

3.1 Пьезокерамические кристаллы: стандартные формы и размеры

Стандартные изделия доступны с частотой от 200 кГц до 12 МГц (толщина от 0,17мм до 10 мм)

3.2 Какие типы электродных покрытий мы предлагаем?

3.3 Какие материалы электродов мы предлагаем?

Основные 4 типа материалов для электродов: Серебро (Ag), Медь (Cu), Золото (Au) и Никель (Ni). Серебряные электроды - наиболее распространённый и популярный вариант. Золотые электроды - самый дорогой материал с наилучшими характеристиками. Золото, серебро и медь являются немагнитными материалами (не имеют магнитного момента). Никель - магнитный материал, что осложняет процесс пайки. Лучше всего поддаются пайке золотые и серебряные электроды.

3.4 Как выбрать пьезоматериал для вашего проекта?

При выборе пьезокерамики учитывайте следующие ключевые параметры: Рабочая частота - определяет резонансные характеристики. Температурный диапазон - для стабильной работы в различных условиях. Механическая нагрузка - сопротивление вибрациям и ударам. Диэлектрические свойства - важны для электрической изоляции. Стоимость - баланс между производительностью и бюджетом.

Для сложных проектов рекомендуем проконсультироваться с нашими инженерами - мы поможем подобрать оптимальное решение под ваши технические требования и бюджет.

3.5 Как выполнить пайку проводов к пьезокерамике?

3.6 Сборка преобразователей, датчиков, зондов и гидролокаторов

• Пайка электродов: Используйте многожильные мягкие провода для минимизации потерь. Ограничьте время пайки: ≤1 сек для серебряных покрытий, ≤3 сек для металлических оснований. Применяйте паяльники мощностью ≤20Вт.
• Подготовка поверхности: Обработайте соединяемые поверхности наждачной бумагой (зернистость 400 и более). Обязательно обезжирьте растворителями.
• Защита от механических напряжений: Конструкция корпуса должна включать эластичные зазоры для предотвращения растрескивания керамики.
• Выбор клеящего состава: Рекомендуем эпоксидную смолу с температурой отверждения 80°C для обеспечения оптимальной прочности и равномерного распределения давления.
• Точность позиционирования: Обеспечьте точное совмещение керамических элементов с отверстиями в подложке во избежание искажений сигнала.
• Меры защиты от статического электричества: Обязательно заземлите рабочие поверхности и используйте антистатические браслеты.
• Контроль температурного режима: Поддерживайте температуру герметизации не выше 80°C для предотвращения тепловой деформации.
• Настройка частотных характеристик: Согласуйте частоту переменного напряжения с резонансной частотой керамического элемента для обеспечения эффективной вибрации.

4. Применение на практике: кейсы и решения

• 4.1 Подводные ультразвуковые детекторы
  • Конструирование: Мощные преобразователи с рабочим диапазоном 20–200 кГц для гидролокаторов и морской навигации.
  • Пример реализации: Гидролокационный зонд с 95% четкостью сигнала на глубине 50 м, интегрированный с FPGA-электроникой управления.
• 4.2 Медицинские диагностические зонды
  • Решение: иниатюрные пьезоэлектрические матрицы для УЗИ-сканирования высокого разрешения (диапазон 5–15 МГц).
  • Результат: Уменьшение толщины зонда до 2 мм при сохранении соотношения сигнал/шум >90 дБ.
• 4.3 Промышленные датчики
  • Мониторинг вибраций: Низкошумящие акселерометры для систем предиктивного обслуживания в аэрокосмической и автомобильной отраслях.
  • Пример: Беспроводной сенсорный модуль с точностью ±0,5% в диапазоне от -40°C до +125°C.

4. Ключевые аспекты проектирования

• Выбор материала
  • Состав керамики: Оптимизация Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT, ЦТС) или безсвинцовых аналогов (например, на основе KNN) для достижения требуемых диэлектрических и пьезоэлектрических коэффициентов.
• 1. Традиционные свинцовые пьезокерамические материалы
  • Цирконат-титанат свинца (PZT, ЦТС)
    • Состав: Диоксид титана (TiO₂), оксид циркония (ZrO₂), оксид свинца (PbO) и другие.
    • Свойства: Высокая диэлектрическая проницаемость (>1000), отличный пьезоэлектрический коэффициент (d₃₃≈500 пК/Н), высокая температура Кюри (~350°C), широко применяется в преобразователях, датчиках и ультразвуковых устройствах.
    • Модификация: Легирование (например, La³⁺, Nb⁵⁺) улучшает температурную стабильность или механический добротность (например, PIC255 для мощных применений, PZT-53HD для высокочувствительных датчиков).
  • Ниобат магния-титанат свинца (PMN-PT):
    • Состав: Оксид ниобия (Nb₂O₅), оксид магния (MgO), оксид свинца и другие.
    • Свойства: Сверхвысокий пьезоэлектрический коэффициент (d₃₃>2000 пК/Н), идеален для прецизионных актюаторов и медицинских зондов, но имеет более высокую стоимость.
• 2. Безсвинцовые пьезокерамические материалы
  • Титанат натрия-висмута (NBT):
    • Состав: Титанат висмута (Bi₄Ti₃O₁₂), титанат натрия (Na₂TiO₃) и другие.
    • Свойства: Высокая температура Кюри (>300°C) и экологичность, хотя пьезоэлектрические характеристики (d₃₃≈150 пК/Н) требуют оптимизации путем ионного легирования.
  • Ниобат калия-натрия (KNN):
    • Состав: Оксид ниобия (Nb₂O₅), карбонат калия (K₂CO₃), карбонат натрия (Na₂CO₃) и другие.
    • Свойства: Сопоставимые с PZT характеристики (d₃₃≈400 пК/Н), подходит для датчиков средних и низких частот и устройств сбора энергии.
• 3. Высокоэнтропийные пьезокерамические материалы
  • Многослойные высокоэнтропийные керамики на основе висмута:
    • Состав: Многоэлементные оксиды (например, Bi, Ti, Fe, Co).
    • Свойства: Улучшенная температурная стабильность (>400°C) и диэлектрическая проницаемость (εᵣ>1500) благодаря инженерии энтропии, идеально для аэрокосмических и промышленных высокотемпературных датчиков.
• 4. Композитные и инновационные материалы
  • Органо-неорганические композиты:
    • Состав: Полимеры PVDF (ПВДФ), смешанные с порошками PZT.
    • Свойства: Высокая гибкость (растяжимость до 300%), низкая плотность, подходит для носимых устройств и гибких датчиков.
  • 3D-печатные пьезоэлектрические материалы:
    • Состав: Керамические суспензии с высоким содержанием твердого вещества (например, на основе PZT или KNN) с фоточувствительными смолами.
    • Свойства: Настраиваемые сложные структуры (например, градиентная пористость) для специализированных акустических преобразователей и биомедицинских устройств.
• Основные характеристики серий PZT-4 и PZT-5
  • PZT-4: Высокая связь, высокая диэлектрическая проницаемость, сильный сигнал, устойчивость к деполяризации под механической нагрузкой или высоким напряжением, низкие диэлектрические потери. Подходит для акустических датчиков, гидролокаторов и дрругих.
  • PZT-5: Высокая связь, высокая диэлектрическая проницаемость, высокая чувствительность, высокая стабильность. Подходит для прецизионных приборов, таких как гидрофоны и других.
  • PZT-53HD (5H): Высокая чувствительность, слабая способность передавать сигналы на большие расстояния, но хорошая для приема сигналов.
  • PZT-50HD (5A): Меньшая чувствительность, чем у PZT-5H, но средние способности как к передаче, так и к приему сигналов.
• Экологические нормы: Ограничения RoHS ЕС на свинец стимулируют переход на KNN, NBT и другие безсвинцовые альтернативы.
• Стоимость и производство:
  • Традиционный PZT предлагает низкую стоимость и отработанные процессы для массового производства.
  • Высокоэнтропийные керамики и 3D-печатные материалы требуют индивидуальной настройки из-за более высокой стоимости.
• Конфигурация электродов: Оптимизация геометрии электродов (например, гребенчатые, слоистые) для равномерного распределения поля.
• Электрическая совместимость
  • Управляющие цепи: Высоковольтные усилители (0-100 В) с низким уровнем шума (<1 мВ) и быстрым откликом (<10 мкс).
  • Управление емкостной нагрузкой: Согласование импеданса для предотвращения искажений сигнала в высокочастотных применениях.
• Экологическая устойчивость
  • Герметизация: Герметичное уплотнение с использованием эпоксидных смол или металлических корпусов для защиты от влаги и коррозии.
  • Термическая стабильность: Согласование коэффициентов теплового расширения (КТР) между керамическими и подложечными материалами.

5. Стандарты поставки

• 5.1 Документация
  • Технические характеристики: Детальные datasheet с параметрами частотного отклика, емкости и механических допусков.
  • Отчеты по тестированию: Сертификаты калибровки и результаты испытаний.
• 5.2 Масштабируемость производства
  • Пробные партии: 1-100 единиц со сроком изготовления 30-35 дней
  • Серийное производство: Автоматизированное прессование с объемом выпуска >10 000 единиц/месяц.
• 5.3 Послепродажная поддержка
  • Гарантия: 12-24 месяца на материалы и производственные дефекты.
  • Доработка изделий: Бесплатная оптимизация характеристик в течение 6 месяцев.

6. Почему стоит выбрать нас?

• Над вашим проектом будут работать высококвалифицированные инженеровы с более чем 20-летним опытом успешной работы
• Современное оборудование для гарантии качества
• Входим в ТОП-10 производителей пьезокерамики в Китае
• Ускоренные сроки поставки образцов в Россию: 7-14 дней
• 100% тестирование продукции по стандарту ISO9001
• Возможность изготовления с прецизионными допусками (2-5%)
• Более 100 составов пьезоматериалов на выбор
• Бесплатные образцы при наличии на складе
• Любые формы и типоразмеры пьезокерамических элементов

6.1 Как сделать заказ??

7. Дополнительные Примеры Применения Пьезоэлектрических Керамик

• 7.1 Контроль Давления в Автомобильных Системах
  • Конструирование: Миниатюрные датчики давления на основе керамики PZT для реального времени мониторинга впрыска топлива и давления в шинах. Эти датчики работают на частотах до 50 кГц и выдерживают вибрации до 20 G.
  • Результат: Беспроводная система мониторинга давления в шинах (TPMS), обеспечивающая точность ±0,2% в экстремальных температурах (-40°C до 150°C), снизившая износ шин на 18%.
• 7.2 Генерация Энергии для IoT-Устройств
  • Решение: Гибкие пьезоэлектрические пластыри на основе KNN, интегрированные в ношable устройства для преобразования движений тела в электрическую энергию. Конструирование оптимизирует выход заряда (до 10 мкВт/см²) для низkopower IoT-датчиков.
  • Пример Использования: Самоэнергизующийся трэкер фитнеса, который извлекает энергию из движений запястья, исключая необходимость замены батареи на 6+ месяцев.
• 7.3 Аэрокосмические Системы Регулирования
  • Конструирование: Многослойные стаканные актуаторы для механизмов раз_DEPLOYMENT спутников, обеспечивающие 50 мкм перемещения при 100 В с_response_time менее 1 мс. Конструирование включает субстраты из алюминия с_matching CTE для термической стабильности.
  • Результат: Система раз_DEPLOYMENT солнечных панелей марсохода, использующая эти актуаторы, достигла 100% надежности в вакууме и условиях -80°C.
• 7.4 Акустические tweezers для Биomedicalной Сортировки
  • Инновация: Высокочастотные (1–5 МГц) пьезоэлектрические массивы, создающие ультразвуковые стоячие волны для манипулирования клетками или нанопARTиклами без физического контакта.
  • Пример: Устройство "лаборатория на чипе", сортирующее раковые клетки из образцов крови с_purity 99,7%, сократившее время обработки с_hours до минут.
• 7.5 D-Printed Flexible Piezo Composites
  • Технология: 3D-печать композитных материалов (полимер-керамика) с_использованием метода_DIW (Direct Ink Writing) для stretchiable датчиков деформации. Материал сохраняет 90% пьезоэлектрической производительности даже при растяжении до 300% от исходной длины.
  • Применение: Датчик роботической夾具, 감지는 силы как низкие, как 0,1 Н, позволяющий delicate обращение с_объектами на автоматизированных линиях производства.

Основные Преимущества По Примерам Использования

Дополнительные Советы, Которые Вы Могли бы Знать

Анализ Требований

Определите оперативные параметры (например, диапазон температур, динамическую нагрузку, целевые выходные параметры).

Выберите материалы (PZT против без_sвинца) и методы fabrication (традиционное sintерирование против 3D-печати).

Проектирование и Тестирование

Проверяйте конструкции с_помощью FEA-симуляций и ускоренным тестированием на_durability (например, 1000+ термических циклов).