Céramique oxydée – céramique piézoélectrique

Céramique comme transmetteur électromécanique

La céramique piézo-électrique est utilisée pour convertir des paramètres mécaniques tels que pression et accélération en paramètres électriques ou inversement pour convertir des signaux électriques en mouvements ou vibrations mécaniques.

Les matériaux piézoélectriques sont classés comme étant des céramiques fonctionnelles. Dans les capteurs, ils permettent la conversion de forces, pressions et accélérations en signaux électriques et dans les transmetteurs et actionneurs soniques et ultrasoniques, ils convertissent les voltages électriques en vibrations ou déformations. Les matériaux céramiques piézoélectriques se classent d'une part selon leur composition chimique et d'autre part selon leurs conditions d'application. CeramTec différencie les catégories de matériaux suivants:

  • Matériaux pour transmetteurs de puissance (applications ultrasoniques)
  • Matériaux pour capteurs (transmetteurs et récepteurs ultrasoniques)
  • Matériaux pour actionneurs (positionnement de précision ou système d'injection)
  • Matériaux pour applications spéciales

La mise en contact des céramiques piézoélectriques métallisées peut se faire par des adhésifs conducteurs, des caoutchoucs conducteurs, des contacts à ressort ou par soudure.

Bon à savoir:

Sélection des propriétés des céramiques piézoélectriques

  Transmetteurs de puissance Capteurs Actionneurs
Permittivité relative ε33 τ/ε0 1000 – 1300 1500 – 1850 1800 – 3800
Facteur de perte tan δ 2x10-3
3x10-3
12x10-3
20x10-3
15x10-3
16x10-3
Fréquence constante NP,
KHz⋅mm
2210 – 2280 2020 – 2050 1960 – 2010
Facteur de couple kP 0,55 – 0,57 0,59 – 0,62 0,65
Constante de charge d33,
10-12 C/N
240 – 310 390 – 450 475 – 680
Constante de tension g33,
10-3 Vm/N
26,9 – 27,1 26,9 – 33,1 20,2 – 28,5
Élasticité S11ε,
10-12 m2/N
11,4 – 14,9 16,3 – 18,5 15,8 – 17,9
Rigidité élastique C33D,
1010N/m2
15,9 – 16,2 14,5 – 15,8 14,7 – 15,2
Densité g/cm2 7,65 – 7,70 7,65 – 7,80 7,70 – 7,83
Qualité Qm 500 – 1,000 60 – 90 75 – 80
Indice de vieillissement Cε, % -4,5 à -3,0 -2,3 à -0,3 -1,6 à -0,8

La céramique piézoélectrique offre une large gamme d'applications. La céramique piézoélectrique s'utilise dans l'industrie automobile pour de nombreuses applications telles que capteurs de cliquetis et du niveau d'huile ou comme actionneurs pour contrôles de précision des injections dans les moteurs. En technologie médicale, les composants en céramique piézoélectrique se trouvent dans les lithotriteurs, les appareils pour élimination de plaque dentaire et dans les inhalateurs. Les applications courantes en ingénierie mécanique sont le nettoyage par ultrasons, soudage par ultrasons et amortissement actif de vibrations. Les capteurs sonores des instruments de musique ou les allumeurs de gaz piézoélectriques sont des exemples de la technologie piézoélectrique dans les applications destinées aux consommateurs finaux.