ยานยนต์พลังงานใหม่ (NEVs) หมายถึงรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม ผสานกับเทคโนโลยีขั้นสูงในระบบควบคุมกำลังและระบบขับเคลื่อน ยานพาหนะเหล่านี้มีหลักการทางเทคนิคที่ทันสมัย เทคโนโลยีที่สร้างสรรค์ และโครงสร้างที่แปลกใหม่ ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้นำไปสู่การอัพเกรดและปรับเปลี่ยนในองค์ประกอบต่างๆ ของรถ ด้วยเหตุนี้ ชิ้นส่วนโครงสร้างเซรามิกขั้นสูงจึงถูกนำไปใช้มากขึ้นในภาคส่วนของ NEV
1. แบริ่งเซรามิกเครื่องยนต์
เมื่อเทียบกับแบริ่งแบบดั้งเดิม แบริ่งมอเตอร์ทำงานที่ความเร็วรอบสูงกว่า จึงต้องการวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าและทนต่อการสึกหรอได้ดีกว่า นอกจากนี้ กระแสไฟฟ้าสลับในมอเตอร์ไฟฟ้ายังก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งจำเป็นต้องมีฉนวนที่ดีขึ้นเพื่อลดการกัดกร่อนทางไฟฟ้าที่เกิดจากประจุในแบริ่ง นอกจากนี้ พื้นผิกลูกแบริ่งต้องเรียบเป็นพิเศษเพื่อลดการสึกหรอ
แบริ่งเซรามิกสำหรับเครื่องยนต์ เป็นแบริ่งที่ใช้วัสดุเซรามิกเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งมีข้อได้เปรียบอย่างมากในสภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง ความเร็วสูง และรับแรงกดสูง โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
วัสดุหลัก
ซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄): เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแบริ่งเซรามิกเครื่องยนต์ มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี และทนความร้อนสูง สามารถทำงานได้เสถียรในอุณหภูมิสูงสุดถึง 1200℃ ในเวลาเดียวกัน มีความหนาแน่นต่ำ ซึ่งช่วยลดน้ำหนักของแบริ่ง
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC): ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และมีการนำความร้อนได้ดี สามารถรักษาสมบัติทางกลและความทนทานต่อการสึกหรอได้ดีในสภาพแวดล้อมการทำงานที่ยากลำบาก มักใช้ในงานที่มีข้อกำหนดสูงต่อประสิทธิภาพของแบริ่ง
2. ซับสเตรตทองแดงเคลือบเซรามิกส์
นำความร้อนได้ดี สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ ประสานด้วยตะกั่วได้ดี ทนต่ออุณหภูมิสูง ฉนวนไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ยอดเยี่ยม
① ซับสเตรตทองแดงเคลือบเซรามิกส์อลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) สำหรับไฟหน้ารถยนต์พลังงานใหม่
② ซับสเตรตซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄) สำหรับโมดูล IGBT
③ ซับสเตรตเซรามิกส์อลูมินา (Al₂O₃) สำหรับเซ็นเซอร์และโช้คอัพในรถยนต์
3. ผ้าเบรกเซรามิกส์สำหรับระบบเบรก
เบรกคาร์บอนเซรามิกส์มีความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง สมบัติการเสียดสีที่มีความเสถียร การสึกหรอต่ำ อัตราการเบรกสูง ทนความร้อนได้ยอดเยี่ยม และอายุการใช้งานยาวนาน
วัสดุนี้เป็นเซรามิกคอมโพสิตเสริมแรงที่สังเคราะห์จากเส้นใยคาร์บอนและซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่อุณหภูมิ 1700°C องค์ประกอบขั้นสูงนี้ไม่เพียงแต่ให้ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้อย่างยอดเยี่ยม แต่ยังช่วยลดน้ำหนักลงมากกว่า 50% เมื่อเทียบกับจานเบรกแบบดั้งเดิมที่มีขนาดเท่ากัน
ข้อดี
สมรรถนะการเบรกที่ยอดเยี่ยม: ด้วยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงและคงที่ แม้ในกรณีที่อุณหภูมิของจานเบรกสูงถึง 650°C ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของผ้าเบรกเซรามิกยังสามารถคงอยู่ที่ประมาณ 0.45 - 0.55 ซึ่งช่วยให้เบรกได้ดีและลดระยะการเบรก
อายุการใช้งานยาวนาน: อายุการใช้งานของผ้าเบรกทั่วไปนั้นน้อยกว่า 60,000 กิโลเมตร ในขณะที่ผ้าเบรกเซรามิกสามารถใช้งานได้มากกว่า 100,000 กิโลเมตร นอกจากนี้ ผ้าเบรกเซรามิกยังไม่ก่อให้เกิดรอยขีดข่วนบนจานเบรก ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานจานเบรกต้นฉบับให้เพิ่มขึ้นอีก 20%
เงียบและสะดวกสบาย: เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนโลหะ จึงหลีกเลี่ยงเสียงผิดปกติที่เกิดจากการเสียดสีระหว่างผ้าเบรกโลหะแบบดั้งเดิมกับชิ้นส่วนที่ติดตั้งร่วมกัน ช่วยให้สภาพแวดล้อมในการขับขี่เงียบสงบ
ฝุ่นเบรกน้อย: ผ้าเบรกเซรามิกสร้างฝุ่นเบรกน้อยกว่าผ้าเบรกเซมิเมทัลลิกแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยให้ล้อรถสะอาด และลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
ทนความร้อนและระบายความร้อนได้ดี: มีความทนทานต่อความร้อนและความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม และยังสามารถระบายความร้อนที่เกิดจากการเบรกได้อย่างรวดเร็ว ช่วยรักษาความเสถียรของสมรรถนะการเบรก และเพิ่มความปลอดภัยของรถ
4. สารเคลือบเซรามิก
① การเคลือบสีรถยนต์แบบเซรามิก
คุณสมบัติหลักและประโยชน์:
ปกป้องได้อย่างยอดเยี่ยม: ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันที่ยอมสละเพื่อต่อต้านมลภาวะที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม:
รังสี UV: ลดการออกซิเดชันและสีซีดจางของสีรถได้อย่างมีนัยสำคัญ
คราบสารเคมี: ทนทานต่อความเสียหายจากมูลนกที่มีความเป็นกรด คราบแมลง ยางไม้ และเกลือถนน
รอยขีดข่วนเล็กน้อยและรอยหมุนวน: มีความแข็งแรงสูงขึ้น (9H+) เมื่อเทียบกับสีใสหรือขี้ผึ้ง โดยสามารถป้องกันรอยขีดข่วนเล็กน้อยได้ดีกว่า (แม้ว่าจะไม่สามารถป้องกันรอยขีดข่วนได้ทั้งหมด)
คราบน้ำ: ลดความเสี่ยงของคราบแร่ธาตุที่กัดเซาะลงบนสีรถ
การกันน้ำได้ยอดเยี่ยมและผลลัพธ์ในการทำความสะอาดตัวเอง:
สร้างพื้นผิวที่กันน้ำได้เป็นพิเศษ น้ำจะเกาะตัวเป็นเม็ดกลมแน่นและไหลหลุดออกไปได้อย่างง่ายดาย พร้อมพาสิ่งสกปรกและฝุ่นผงที่เกาะอยู่ออกไปด้วย
ทำให้รถทำความสะอาดง่ายขึ้นมาก และลดความถี่ในการล้างรถที่จำเป็นลง
เพิ่มความเงางามและความลึกของสี:
ให้ลวดลายเงาสะท้อนที่ลึกและมีมิติแบบ "เงาเปียก" ที่เหนือกว่าขี้ผึ้งหรือสารเคลือบแบบดั้งเดิม
สารเคลือบช่วยเพิ่มความชัดเจนและความลึกของสีเดิมของรถ
ความทนทานในระยะยาว:
ต่างจากขี้ผึ้งแบบดั้งเดิม (อยู่ได้เพียงไม่กี่สัปดาห์) หรือสารเคลือบสังเคราะห์ (อยู่ได้นานหลายเดือน) สารเคลือบเซรามิกสามารถปกป้องรถได้นาน 1 ถึง 5 ปี (หรือมากกว่า) ขึ้นอยู่กับคุณภาพของผลิตภัณฑ์ วิธีการใช้งาน การบำรุงรักษา และสภาพแวดล้อมที่สัมผัส
② สารเคลือบเซรามิกสำหรับระบบไอเสีย
③ สารเคลือบกันความร้อนแบบเซรามิกส์
5. รีเลย์เซรามิกส์แรงดันสูง
① ในรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปแบบดั้งเดิม รีเลย์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบควบคุม การสตาร์ท เครื่องปรับอากาศ ระบบไฟส่องสว่าง ที่ปัดน้ำฝน ระบบหัวฉีดเชื้อเพลิง ปั๊มน้ำมัน กระจกไฟฟ้า ที่นั่งไฟฟ้า หน้าปัดอิเล็กทรอนิกส์ และระบบวินิจฉัยต่างๆ รีเลย์สำหรับรถยนต์แบบดั้งเดิมเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์แรงดันต่ำ โดยทั่วไปจะทำงานในช่วง 12-48V
② ในรถยนต์พลังงานใหม่ (NEVs) รีเลย์ถูกใช้หลักในสภาพแวดล้อมกระแสตรงแรงดันสูง เพื่อควบคุมวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่มีกระแสสูง ซึ่งมีหลากหลายรูปแบบและขนาดการผลิตที่เล็ก มักต้องการเทคโนโลยีการผลิตที่ยืดหยุ่น
6. ตัวเก็บประจุเซรามิกส์
ในรถยนต์พลังงานใหม่ ตัวเก็บประจุเซรามิกส์ที่มีการสูญเสียพลังงานต่ำถูกใช้หลักในระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เช่น ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า สถานีชาร์จไฟ และระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) โดยมีการใช้งานหลักดังนี้
① ตัวแปลง DC-DC และอินเวอร์เตอร์
หน้าที่: ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุแบบกรองเพื่อลดการสูญเสียพลังงานในวงจร และเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
② ตู้ชาร์จ
หน้าที่: ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุต้านทานสัญญาณรบกวน เพื่อลดการรบกวนกระแสไฟฟ้าและเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จ
③ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)
หน้าที่: ทำให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่มีความเสถียร ยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และรับประกันความปลอดภัย
④ ข้อได้เปรียบหลักของตัวเก็บประจุเซรามิกที่มีการสูญเสียพลังงานต่ำ
ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง
ทนแรงดันสูง
ประสิทธิภาพความถี่สูง
บทบาทสำคัญในระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะพลังงานใหม่ (NEV)
7. ฟิวส์เซรามิก
① หน้าที่ป้องกันวงจร
② ความสามารถในการรับน้ำหนักและการทนต่อแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ
③ ฟังก์ชันความปลอดภัย
ฟิวส์เซรามิกเป็นฟิวส์ชนิดหนึ่งที่ใช้วัสดุเซรามิกเป็นตัว housing และมีหน้าที่ป้องกันวงจรไฟฟ้า ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียด:
โครงสร้างและการทำงาน
โครงสร้างพื้นฐาน: โดยหลักประกอบด้วยท่อเซรามิก ฝาครอบโลหะ องค์ประกอบฟิวส์ และทรายควอตซ์ ท่อเซรามิกมีคุณสมบัติทนความร้อนและเป็นฉนวน ฝาครอบโลหะใช้สำหรับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า องค์ประกอบฟิวส์เป็นส่วนสำคัญที่จะละลายเมื่อมีกระแสเกิน ทรายควอตซ์ภายในท่อสามารถดูดซับพลังงานของอาร์กไฟฟ้าและดับอาร์กได้
หลักการทำงาน: เมื่อวงจรมีปัญหากระแสเกินหรือลัดวงจร องค์ประกอบฟิวส์จะเกิดความร้อนเนื่องจากกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและละลาย ขณะนี้ ทรายควอตซ์ภายในท่อจะดูดซับพลังงานของอาร์กไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ดับอาร์กไฟฟ้า และหุ้มกากโลหะไว้ภายในเพื่อป้องกันการกระเด็น จึงสามารถตัดวงจรได้อย่างปลอดภัย และปกป้องความปลอดภัยของอุปกรณ์และวงจรไฟฟ้า
8. คอนเนคเตอร์เซรามิกแบบปิดผนึก
แหวนปิดผนึกตั้งอยู่ด้านล่างของฝาครอบแบตเตอรี่ และทำหน้าที่สร้างการเชื่อมต่อแบบปิดผนึกและนำไฟฟ้าระหว่างฝาครอบแบตเตอรี่กับขั้ว แหวนปิดผนึกช่วยให้แบตเตอรี่มีสมรรถนะการปิดผนึกที่ดี ป้องกันการรั่วของอิเล็กโทรไลต์ และสร้างสภาพแวดล้อมที่ปิดสนิทสำหรับปฏิกิริยาภายในของแบตเตอรี่ ในเวลาเดียวกัน ยังมีบทบาทในการลดแรงดันและดูดซับแรงกระแทกเมื่อกดฝาครอบแบตเตอรี่ลง ช่วยให้ชิ้นส่วนภายในของแบตเตอรี่ทำงานได้อย่างปกติ และเป็นการรับประกันที่สำคัญต่ออายุการใช้งานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่
ตัวเชื่อมต่อเซรามิกแบบปิดผนึก คือ ตัวเชื่อมต่อชนิดหนึ่งที่ใช้วัสดุเซรามิกเป็นวัสดุหลักในการสร้างการเชื่อมต่อแบบปิดผนึก ซึ่งสามารถรับประกันการป้องกันการนำไฟฟ้าและป้องกันการปนเปื้อนของสื่อภายนอก ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียด:
โครงสร้างและการทำงาน
โครงสร้างพื้นฐาน: โดยทั่วไปประกอบด้วยตัวเรือนเซรามิกส์ ขั้วต่อโลหะ และชิ้นส่วนสำหรับการปิดผนึก ตัวเรือนเซรามิกส์มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูง ให้ฉนวนไฟฟ้า และความแข็งแรงเชิงกล ขั้วต่อโลหะใช้สำหรับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า และยึดติดกับตัวเรือนเซรามิกส์อย่างมั่นคงผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลือบโลหะและการบัดกรี ชิ้นส่วนปิดผนึก เช่น แผ่นรองหรือสารยึดเหนียว ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการปิดผนึกให้ดียิ่งขึ้น เพื่อให้มั่นใจว่าคอนเนคเตอร์สามารถรักษาสภาพการปิดผนึกที่ดีในทุกสภาพแวดล้อม
หลักการทำงาน: คุณสมบัติเฉพาะตัวของเซรามิกส์ที่มีความหนาแน่นสูงและรูพรุนต่ำ สามารถปิดกั้นการผ่านของก๊าซและของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ด้วยการออกแบบและประมวลผลอย่างแม่นยำในส่วนติดต่อระหว่างตัวเซรามิกส์กับขั้วไฟฟ้าโลหะ รวมถึงการเลือกใช้วัสดุปิดผนึกที่เหมาะสม จึงสร้างการปิดผนึกที่เชื่อถือได้ เพื่อป้องกันความชื้น ฝุ่น และสารอื่น ๆ จากภายนอกไม่ให้เข้าสู่ภายในคอนเนคเตอร์ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าจะทำงานได้อย่างปกติ รวมถึงความปลอดภัยและความเสถียรของวงจรไฟฟ้า
ลักษณะเฉพาะ
ทนความร้อนสูงและเป็นฉนวนไฟฟ้า: เซรามิกส์มีคุณสมบัติทนต่อความร้อนสูง สามารถทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ในขณะเดียวกันยังมีสมบัติในการเป็นฉนวนไฟฟ้าแรงดันสูง ซึ่งสามารถป้องกันการทะลุของไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพการปิดผนึกที่ดี: สามารถให้ผลการปิดผนึกที่มีคุณภาพสูง ป้องกันการรุกล้ำของก๊าซ ของเหลว และฝุ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น สุญญากาศ ความดันสูง และสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน
ความแข็งแรงเชิงกลสูง: เซรามิกมีความแข็งและแรงดึงสูง สามารถรับแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือนได้ ช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของตัวต่อเมื่อใช้งาน
9. เครื่องทำความร้อนเซรามิกแบบ PTC
เครื่องทำความร้อน PTC มีข้อดีที่ความต้านทานความร้อนต่ำและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูง เป็นเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่ควบคุมอุณหภูมิคงที่โดยอัตโนมัติและประหยัดพลังงาน หนึ่งในคุณสมบัติที่เด่นชัดคือด้านความปลอดภัย: ในทุกสถานการณ์การใช้งาน จะไม่เกิดปรากฏการณ์ "การแดงจ้า" บนพื้นผิวแบบที่เครื่องทำความร้อนแบบท่อไฟฟ้าทั่วไปมักเกิดขึ้น ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายที่ซ่อนเร้น เช่น ลวกหรือเกิดเพลิงไหม้
เครื่องทำความร้อนแบบเซรามิก PTC คือ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่ใช้องค์ประกอบการให้ความร้อนแบบเซรามิกที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก และสร้างความร้อนผ่านหลักการของการทำความร้อนแบบต้านทาน ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียด:
หลักการทำงาน
เครื่องทำความร้อนเซรามิก PTC ทำมาจากวัสดุเซรามิกพิเศษ เมื่อประยุกต์แรงดันไฟฟ้า ความต้านทานของมันจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าจุดคูรี (Curie point) ค่าความต้านทานจะต่ำมาก และอัตราการให้ความร้อนจะเร็วมาก เมื่ออุณหภูมิเกินจุดคูรีแล้ว ค่าความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ทำให้กระแสไฟฟ้าลดลงจนคงที่ จึงสามารถควบคุมอุณหภูมิโดยอัตโนมัติและรักษาอุณหภูมิให้คงที่ได้
10. โครงหุ้มเซรามิก
โครงหุ้มเซรามิกใหม่สำหรับบรรจุภัณฑ์ IGBT สามารถทำให้เกิดการเชื่อมต่อและนำสัญญาณเกตของหน่วยชิปทั้งหมดของ IGBT ได้
"โครงหุ้มเซรามิก" หมายถึง กล่องวัสดุประสิทธิภาพสูงที่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ต่อไปนี้คือคำอธิบายที่เกี่ยวข้อง:
ลักษณะเฉพาะ
คุณสมบัติทางกายภาพยอดเยี่ยม: มีความแข็งแรงสูง, ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม, ทนการกัดกร่อน, ทนไฟฟ้า, และนำความร้อนได้ดี
ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม: มีค่าคงที่ของไดอิเล็กตริกสูง, การสูญเสียพลังงานไดอิเล็กตริกต่ำ, และความแข็งแรงในการทนแรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งช่วยเพิ่มคุณภาพการส่งสัญญาณและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์
การจัดการความร้อนที่ดี: ด้วยคุณสมบัติในการนำความร้อนและการกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยม สามารถถ่ายเทความร้อนจากชิปไปยังสภาพแวดล้อมภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อรักษาความเสถียรของชิป
ความน่าเชื่อถือสูงขึ้น: มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น การสั่นสะเทือนและแรงกระแทก ซึ่งช่วยให้ผลิตภัณฑ์ที่บรรจุภัณฑ์ไว้สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบาก
วัสดุทั่วไป
เซรามิกส์อลูมินา: วัสดุเซรามิกส์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย มีความแข็งแรงเชิงกลและคุณสมบัติในการทนไฟฟ้าในระดับหนึ่ง แต่มีค่าการนำความร้อนค่อนข้างต่ำ
เซรามิกไนไตรด์อลูมิเนียม: มีค่าการนำความร้อนสูง มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม ความแข็งแรงในการกันไฟฟ้าสูง มีความเสถียรของคุณสมบัติทางเคมี และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนตรงกับซิลิคอนได้ดี จึงเป็นวัสดุฐานที่เหมาะสำหรับการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์
เซรามิกออกไซด์เบริลเลียม: มีค่าการนำความร้อนสูงมากแต่มีพิษและมีต้นทุนการผลิตสูง โดยส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางทหารและอวกาศ
11. เซ็นเซอร์วัดความดันเซรามิก
มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อแรงกระแทก และยืดหยุ่นสูง สามารถสัมผัสโดยตรงกับสื่อเกือบทุกชนิด นอกจากนี้ ความเสถียรทางความร้อนที่สูงมากของเซรามิกยังทำให้มันสามารถใช้งานในช่วงอุณหภูมิ -40℃ ถึง 150℃ จึงสามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในสาขาต่างๆ เช่น รถยนต์และการควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม
เซ็นเซอร์วัดความดันเซรามิกคืออุปกรณ์ที่ใช้คุณสมบัติทางกายภาพของเซรามิกในการวัดความดัน ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียด:
หลักการทำงาน
มันทำงานโดยอาศัยหลักการของผลต้านทานแบบเปลี่ยนรูป (piezoresistive effect) แรงดันจะถูกส่งตรงไปยังพื้นผิวด้านหน้าของแผ่นเซรามิกส์กั้นแรงดัน ทำให้เกิดการบิดงอเล็กน้อย ตัวต้านทานแบบ thick-film จะถูกพิมพ์ไว้ด้านหลังของแผ่นเซรามิกส์กั้นแรงดัน และถูกต่อกันในรูปแบบของสะพานวีตสโตน (Wheatstone bridge) เนื่องจากคุณสมบัติของผลต้านทานแบบเปลี่ยนรูปของตัวต้านทาน สะพานวีตสโตนจึงสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่มีความเป็นเชิงเส้นสูงตามแรงดันที่ใช้งาน และแปรผันตามแรงดันแหล่งจ่าย (excitation voltage)
โครงสร้างพื้นฐาน
มันประกอบด้วยสามส่วนหลัก ได้แก่ แหวนเซรามิกส์ แผ่นเซรามิกส์สำหรับรับแรง และฝาเซรามิกส์ โดยแผ่นเซรามิกส์ที่ใช้รับแรงเป็นวัตถุยืดหยุ่น ทำมาจากเซรามิกส์ Al₂O₃ 95% ผ่านกระบวนการแปรรูปขั้นสูง ส่วนแหวนเซรามิกส์จะถูกขึ้นรูปด้วยกระบวนการอัดร้อนและเผาที่อุณหภูมิสูง แผ่นเซรามิกส์และแหวนเซรามิกส์จะถูกเผาเข้าด้วยกันกับเนื้อแก้วแบบ paste ที่อุณหภูมิสูง โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์แบบ thick-film และการเผาด้วยความร้อน เพื่อสร้างวัตถุยืดหยุ่นในรูปแบบถ้วยสำหรับรับแรงที่มีขอบรอบด้านคงที่ ฝาเซรามิกส์มีร่องเป็นวงกลมที่ด้านล่าง เพื่อสร้างช่องว่างระหว่างแผ่นเซรามิกส์ ซึ่งจะช่วยป้องกันแผ่นเซรามิกส์จากการเกิดการงอตัวมากเกินไปจนแตกขณะเกิดภาวะโอเวอร์โหลด
ลักษณะเฉพาะ
ความแม่นยำและความเสถียรสูง: เซรามิกส์มีความยืดหยุ่นสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการสึกหรอ และทนต่อการกระแทกและสั่นสะเทือน ช่วงอุณหภูมิในการทำงานสามารถอยู่ระหว่าง -40°C ถึง 135°C มีความแม่นยำและความเสถียรในการวัดสูง ระดับการกันไฟฟ้า >2kV สัญญาณเอาต์พุตมีความเข้มแข็ง และความเสถียรในระยะยาวดีเยี่ยม
ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี: แผ่นเซรามิกส์สามารถสัมผัสโดยตรงกับสื่อเกือบทุกชนิดโดยไม่ต้องมีการป้องกันเพิ่มเติม ทำให้มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวในงานประยุกต์ใช้ด้านการทำความเย็น เคมีภัณฑ์ และสิ่งแวดล้อม
เซ็นเซอร์ความดันเซรามิกส์ยังสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอื่น ๆ ได้อีกด้วย
มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านควบคุมกระบวนการทำงาน ควบคุมสิ่งแวดล้อม อุปกรณ์ไฮดรอลิกและระบบลม วาล์วควบคุมและระบบส่งกำลัง อุตสาหกรรมเคมี เครื่องมือทางการแพทย์ และอีกมากมาย
12. เซรามิกส์พีซโซอิเล็กทริกตรวจจับแรงดันลมยาง
มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างเซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้า (Piezoelectric ceramics) กับชิปตรวจสอบแรงดันลมยาง ทำให้เซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้าสามารถจ่ายไฟให้กับชิปตรวจสอบแรงดันลมยางได้ ในอุปกรณ์ตรวจสอบแรงดันลมยางนี้ การเปลี่ยนแปลงของแรงดันอากาศในยางรถยนต์ขณะที่รถยนต์กำลังวิ่งจะทำให้ถุงลมยางเกิดการเปลี่ยนรูป ซึ่งจะส่งผลให้เซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้าเกิดการเปลี่ยนรูปตาม กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของเซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้าจะถูกนำมาใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับชิปตรวจสอบแรงดันลมยาง
เซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้าสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในระบบตรวจจับแรงดันลมยาง โดยใช้คุณสมบัติเฉพาะตัวของเซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้า (การแปลงแรงกลให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า) เพื่อใช้ในการตรวจสอบแรงดันลมยาง ต่อไปนี้คือภาพรวมที่สรุปไว้:
หลักการทำงาน
เมื่อยางเติมลมแล้ว แรงดันอากาศภายในจะออกแรงทางกลต่อองค์ประกอบเซรามิกส์ที่มีคุณสมบัติแรงกลไฟฟ้า (โดยปกติฝังอยู่ในวาล์มยางหรือชั้นในของยาง)
เซรามิกส์แบบพีโซอิเล็กทริกจะสร้างประจุไฟฟ้าขนาดเล็กที่สัดส่วนกับแรงดันที่ถูกกระทำ
สัญญาณไฟฟ้านี้จะถูกประมวลผลโดยโมดูลเซ็นเซอร์ (ขยายสัญญาณ แปลงเป็นข้อมูลดิจิทัล) และส่งสัญญาณแบบไร้สายไปยังระบบควบคุมบนยานพาหนะ ซึ่งจะแสดงค่าแรงดันลมยางแบบเรียลไทม์
13. เซ็นเซอร์ความเร่งแบบพีโซอิเล็กทริก
เซ็นเซอร์ความเร่งแบบพีโซอิเล็กทริกทำงานโดยอาศัยปรากฏการณ์พีโซอิเล็กทริกของผลึกพีโซอิเล็กทริก เซ็นเซอร์ความเร่งแบบพีโซอิเล็กทริกยังถูกนำไปประยุกต์ใช้ในด้านความปลอดภัย เช่น ถุงลมนิรภัยในรถยนต์ ระบบเบรกป้องกันล้อล็อก (ABS) และระบบควบคุมการทรงตัวขณะขับขี่
ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา รวมถึงกระบวนการผลิตของยานยนต์พลังงานใหม่ มีการนำวัสดุใหม่และกระบวนการผลิตใหม่ๆ มาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งทำให้สามารถตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ในด้านความเบา ต้นทุนต่ำ ความอัจฉริยะ การประหยัด และความน่าเชื่อถือ สำหรับการใช้งานวัสดุใหม่ วัสดุเซรามิกส์มีคุณสมบัติที่หลากหลายยอดเยี่ยมและเป็นเอกลักษณ์ เมื่อนำมาประยุกต์ใช้กับยานยนต์พลังงานใหม่ ย่อมมีความสำคัญเชิงบวกต่อการลดน้ำหนักตัวรถเอง เพิ่มประสิทธิภาพมอเตอร์ ลดการใช้พลังงาน เพิ่มอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่เสื่อมสภาพง่าย และส่งเสริมฟังก์ชันอัจฉริยะของยานยนต์พลังงานใหม่
EN
