산화물 세라믹 – 피에조세라믹

전자역학 변환기로서의 세라믹

피에조세라믹은 압력이나 가속도 등의 기계적 변수를 전기적 변수로 변환하거나, 반대로 전기 신호를 기계적 동작으로 바꾸는데 사용됩니다.

압전세라믹 재료는 기능성세라믹로 구분됩니다. 센서에서는 힘, 압력, 가속도를 전기 신호로 변하게 하고, 음파 및 초음파 변환기나 액추에이터에서는 전압을 진동이나 변형으로 바꾸어줍니다. 피에조세라믹 재료는 화학 조성과 특수한 사용 조건에 따라 구분됩니다. CeramTec사는 다음과 같이 재료를 구분합니다:

  • 전력 변환기의 재료(초음파 사용)
  • 센서용 재료(초음파 전송기와 수신기 )
  • 액추에이터의 재료(정밀 위치확인 혹은 주사 시스템)
  • 특수 응용분야의 재료

메탈화된 피에조세라믹을 연결하려면 전도성 접착제, 전도성 고무 그리고 스프링을 사용하거나 납땜하면 됩니다.

추가 정보:

피에조세라믹의 주요 특성

  전력 변환기 센서 액추에이터
상태유전율 ε33 τ/ε0 1,000 – 1,300 1,500 – 1,850 1,800 – 3,800
손실인자 tan δ 2x10-3
3x10-3
12x10-3
20x10-3
15x10-3
16x10-3
주파수 상수 NP,
KHz⋅mm
2,210 – 2,280 2,020 – 2,050 1,960 – 2,010
결합계수 kP 0.55 – 0.57 0.59 – 0.62 0.65
전하 상수 d33,
10-12 C/N
240 – 310 390 – 450 475 – 680
전압 상수 g33,
10-3 Vm/N
26.9 – 27.1 26.9 – 33.1 20.2 – 28.5
탄성 허용도 S11ε,
10-12 m2/N
11.4 – 14.9 16.3 – 18.5 15.8 – 17.9
탄성 버팀강도 C33D,
1010N/m2
15.9 – 16.2 14.5 – 15.8 14.7 – 15.2
밀도 g/cm2 7.65 – 7.70 7.65 – 7.80 7.70 – 7.83
품질 쁘 500 – 1,000 60 – 90 75 – 80
노화도 Cε, % -4.5 to -3.0 -2.3 to -0.3 - 1.6 to -0.8

피에조세라믹은 용도가 다양합니다. 자동차에서 엔진 분사를 정확히 제어하기 위해 노크 센서, 오일 레벨 센서 혹은 액추에이터 등 많은 분야에서 사용됩니다. 의료기술분야에서 신장 결석 파쇄기나 플라크 제거용 기기나 흡입기에 들어있습니다. 기계공학에서는 초음파 세척, 초음파 용접 및 진동감소에 일반적으로 사용되며, 소비자들이 접하는 피에조세라믹의 사용예로는 음악기기의 픽업이나 가스 점화기가 있습니다.