Apa itu aktuator piezoelektrik?

Aktuator piezoelektrik adalah bentuk sistem mikro-kontrol-mekanis mikro.Ini bergantung pada efek piezoelektrik dengan beberapa kristal sehingga, ketika medan listrik diterapkan pada kristal, ia menciptakan tegangan mekanis pada kisi strukturalnya yang dapat diterjemahkan ke dalam gerakan pada skala mikrometer atau nanometer.Jenis aktuator dapat berkisar dari sistem industri berat yang ditenagai oleh gaya pneumatik atau hidrolik hingga aktuator piezoelektrik kecil, yang memiliki kisaran gerakan yang sangat terbatas tetapi dikendalikan secara tepat.Aktuator piezoelektrik yang khas akan menghasilkan gerakan longitudinal ketika gaya listrik diterapkan pada unit poros atau hubungan mekanik lainnya dengan kisaran perpindahan sekitar 4 hingga 17 mikron (0,0002 hingga 0,0007 inci).Jenis sistem aktuator ini sering dimasukkan ke dalam pengukur regangan yang juga dikenal sebagai ekstensometer, yang digunakan untuk mengukur tingkat kontraksi dan ekspansi yang sangat halus dalam bahan dan permukaan.

Ada tiga jenis umum desain aktuator piezoelektrik atau skema gerakan yang menentukan rentang unik bagian aktuator piezoelektrik yang membentuk pergerakan mekanis perangkat.Ini adalah aktuator silindris, bimorph, dan unimorph, atau multilayer, dan masing -masing juga memiliki penunjukan mode yang tergantung pada jenis koefisien piezoelektrik untuk tekanan mekanik yang diinduksi.Aktuator 33-mode multilayer dirancang untuk menghasilkan gerakan di sepanjang jalur medan listrik yang diterapkan, sedangkan aktuator 31-mode silinder menunjukkan gerakan tegak lurus terhadap gaya listrik.Aktuator 15-mode menggunakan regangan geser dalam kristal untuk gaya diagonal, tetapi mereka tidak umum seperti jenis aktuator piezoelektrik lainnya, karena regangan geser adalah reaksi kristal yang lebih kompleks yang sulit dikendalikan dan untuk memproduksi sistem.

Tujuan di mana aktuator piezoelektrik digunakan biasanya didasarkan pada fakta bahwa IS dapat memiliki respons mekanis terhadap gaya listrik dalam kerangka waktu fraksi-detik, serta tidak menghasilkan interferensi elektromagnetik yang signifikan dalam operasinya.Ini termasuk penggunaan umum untuk komponen dalam laser yang dapat merdu dan berbagai sensor optik adaptif, serta kontrol level mikro katup di mana laju aliran bahan bakar sangat penting untuk jumlah dorongan yang dihasilkan, seperti dalam sistem injeksi bahan bakar dan kontrol avionik.Aktuator piezoelektrik juga memiliki banyak kegunaan di bidang kedokteran di mana ia dibangun menjadi pompa mikro untuk prosedur seperti dialisis dan dispenser obat otomatis atau dispenser tetesan.Arena penelitian juga tergantung pada aktuator piezoelektrik, seperti di mana ia merupakan komponen penting dari mikroskop gaya atom (AFM) di bidang nanoteknologi.

bidang penelitian canggih lainnya yang memanfaatkan aktuator piezoelektrik termasuk pemesinan presisi, kontrol astronomi untuk teleskop, penelitian bioteknologi, serta teknik semikonduktor dan pembuatan sirkuit terintegrasi.Beberapa bidang ini membutuhkan aktuator piezoelektrik yang dapat mengontrol rentang gerakan hingga tingkat 2 mikron (0,0001 inci) dalam periode waktu kurang dari 0,001 detik.Aktuator piezoelektrik adalah perangkat yang optimal untuk aplikasi tersebut juga karena memiliki beberapa karakteristik unik termasuk konsumsi daya yang sangat rendah, tidak menghasilkan medan magnet, dan dapat beroperasi pada suhu kriogenik.Mungkin fitur bermanfaat terbesar dari perangkat ini, bagaimanapun, adalah bahwa itu adalah perangkat solid-state yang tidak memerlukan roda gigi atau bantalan, sehingga dapat berulang kali dioperasikan hingga miliaran kali tanpa menunjukkan bukti degradasi kinerja.