Sensör ve aktuatör uygulamaları için polimer/PZT kompozitlerin geliştirilmesi

Abstract

Piezoelektrik malzemelerin geliştirilmesi, bu çalışmanın esas amacını oluşturmaktadır. Piezoelektrik malzemeler, boyutsal şekil değişimine maruz kaldıklarında veya titreştiklerinde elektrik sinyal üretirler. Bu özellikleri sayesinde piezoelektrik malzemeler sensör, aktüator ve transdüser gibi uygulamalarda kullanılabilmektedir.Piezoelektrik malzeme olarak seramik veya polimer tercih edilebilmektedir. Seramik olarak kullanılan piezoelektrik malzemelere örnek olarak PZT (Kurşun Zirkonat Titanat), BT (Baryum Titanat) ve PT (Kurşun Titanat), polimer olarak kullanılan piezoelektrik malzemelere ise PVDF (Polivinilden Florid) örnek olarak verilebilir. Elektriksel olarak yalıtkanlık ve yüksek korozyon dirençleri bu iki malzeme grubunun ortak avantajları olarak görülmektedir. Seramiğin kırılgan olması ve işlenmesinin pahalı olması, polimerlerin ise esnek olması ve ucuz olarak üretilebilmesine rağmen sertlik değerlerinin istenilen seviyelerde olmaması yeni tür malzeme ihtiyacını ortaya çıkartmıştır. Polimer matrisli seramik malzemelerin geliştirilmesi ile daha kolay ve düşük maliyetli üretim yapılabilecektir.Bu çalışmada piezoelektrik polimer ve seramiklerin sensör ve aktüator olarak değerlendirilmesine çalışılacaktır. Diğer seramiklere göre daha iyi piezoelektrik özellik gösteren PZT seramik toz olarak kullanılacaktır. Polimer olarak ise oldukça iyi yapışma özelliği ve elektrik yalıtkanlık özelliğinden ötürü epoksi kullanılacaktır. Elde edilen yeni malzemelerin piezoelektrik özelliklerinin incelenmesi, titreşim kontrolünün yapılması bu tez kapmasında çalışılacak konular arasındadır.

Piezoelectricty is the ability of asymmetric crystals to generate electric when mechanical stress or resonance is applied. On the other hand strain changes in the materials if the electric field is applied. All of these proporties make piezoelectric materials useful for sensor, actuator, transducer, vibration control applications.Notably ceramics (generally PZT-lead zirconate titanate, PZN-lead zinc niobate, PT-lead titanate) and polymers (PVDF- polyvinylidene fluoride) are used as piezoelectric materials. Piezoelectric composites which include ceramic and polymer have the better performance both of ceramic and polymer. Piezoelectric composites electromechanical proporties are close to monolithic ceramics and however their acoustic impedance is close to polymers. Electrical non-conductivity high corrosion resistance are the common and main advantages of these two materials groups. Adding to this, producing ceramics which needed on applications are expensive and brittless. On the other and polymers are cheap to produce but have low hardness values.In this study piezoelectric polymer and ceramics will be investigated as sensors and actuators. Cause of its excellent piezo proporties PZT will use as piezoelectric phase and as a polymer phase epoxy will be use due to its outstanding adhesion to variety of materials and excellent electrical insulator.