Produkt

Macro Fiber Composite™ Typ P2 & P3, d31-Effekt – Kontraktion

Die Macro Fiber Composites™ des Typs P2 und P3 werden hauptsächlich für Energy-Harvesting (PEH) und als Dehnungssensoren verwendet.

Macro Fiber Composite™ Typ P2 & P3,
d31 Betriebsart – Kontraktion

Die Typen Macro Fiber Composites™ P2 & P3 nutzen den
d31-Effekt für die Betätigung und ziehen sich bei einer maximalen Spannung von -60V bis +360V um bis zu 750ppm zusammen. Sowohl P2 als auch P3 MFCs werden am häufigsten für Energy Harvesting (PEH) und als Dehnungssensoren verwendet.

Macro Fiber Composites™ vom Typ P2 sind auch als vollständig montierte Ausleger für PEH-Anwendungen erhältlich.

Die Macro Fiber Composites™ des Typs P3 besteht aus sehr breiten Fasern, was im Vergleich zum Typ P2 zu einem orthotropen, monolithischen piezokeramischen plattenartigen Verhalten führt. Dies führt auch dazu, dass die Macro Fiber Composites™ des Typs P3 weniger flexibel ist als die Macro Fiber Composites™ der Typen P2 oder P1.

Macro Fiber Composites™ Engineering Eigenschaften

High-field (|E| > 1kV/mm),

biased-voltage-operation piezoelectric constants:

d33 P1, F1 type, in rod direction

4.6E+02 pC/N

4.6E+02 pm/V

d31 P2 type, in electrode direction

-2.1E+02 pC/N

-2.1E+02 pm/V

Low-field (|E| < 1kV/mm > 300V),

unbiased-operation piezoelectric constants:

d33 P1, F1 type, in rod direction

4.0E+02 pC/N

4.0E+02 pC/N

d33 P1, F1 type, in rod direction

-1.7E+02 pC/N

-1.7E+02 pC/N

Average free-strain per volt

(low-field – high-field) for d33 P1, F1 type

in rod direction

~ 0.75 – 0.9 ppm/V

~ 0.75 – 0.9 ppm/V

Average free-strain per volt

(low-field – high-field) for d31 P2 type 

in rod direction

~1.1 – 1.3 ppm/V

~1.1 – 1.3 ppm/V

Free-strain hysteresis in rod direction

~ 0.2

~ 0.2

DC poling voltage, Vpol for d33 P1, F1 type

+1500V

+1500V

DC poling voltage, Vpol for d31 P2 type

+360V

+360V

Poled capacitance @ 1kHz, room temp,

Cpol for d33 P1, F1 type

~ 0.30 nF/cm²

~ 1.94 nF/in²

Poled capacitance @ 1kHz, room temp,
Cpol for d31 P2 type

~ 7.8 nF/cm²

~ 50 nF/ in²

Orthotropic Linear Elastic Properties

(constant electric field):

Tensile modulus, E1 in rod direction

30.336 GPa

4.4E+06 psi

Tensile modulus, E1 in electrode direction

15.857 GPa

2.3E+06 psi

Poisson’s ratio, v12

0.31

0.31

Poisson’s ratio, v21

0.16

0.16

Shear modulus, G12 rules of mixture estimate

5.515 GPa

8.0E+05 psi

Operational Parameters:

Maximum operational positive voltage

Vmax for d33 P1, F1 type

+1500

+1500V

Maximum operational positive voltage 

Vmax for d31 P2 type

+360V

+360V

Maximum operational negative voltage

Vmin for d33 P1, F1 type

-500V

-500V

Maximum operational negative voltage 

Vmin for d31 P2 type

-60V

-60V

Linear-elastic tensile strain limit¹

1000 ppm

1000 ppm

Maximum operational tensile strain¹

< 4500 ppm

< 4500 ppm

Recommended tensile strain for Energy Harvesting

< 600 ppm

< 600 ppm

Peak work-energy density

~48800 Nm/m³

~7 in-lb/in³

Temperature and Lifetime Parameters:

Minimum operating temperature

all Versions

-35°C

-31°F

Maximum operating temperature

Standard Version

< 85°C

< 176°F

Maximum operating temperature

HT Version

< 130°C

< 266°F

Operational lifetime (@ 1kVp-p)

> 10E+09 cycles

> 10E+09 cycles

Operational lifetime (@ 2kVp-p, 500VDC)

> 10E+07 cycles

> 10E+07 cycles

Operational Bandwidth:

Operational bandwidth as actuator

high electric field

0Hz up to 10 kHz

0Hz up to 10 kHz

Operational bandwidth as actuator

low electric field levels

(< 33% of max operating voltage)

0Hz up to 700kHz

0Hz up to 700kHz

Operational bandwidth as sensor

0Hz up to 1 MHz

0Hz up to 1 MHz

Additional mechanical parameters:

Thickness of all MFC types

300µm, +-10%

12 mil +-10%

Volume Density, active area

5.44 g/cm³

5.44 g/cm³

Area Density, active area

0.16 g/cm²

0.16 g/cm²

P2-Typ Standard-Bestandsgrößen

Macro Fiber Composite™ P2-Typen, anisotrop

Betriebsspannung: -60 bis 360 V

Model

Active length

in mm

Active width

in mm

Overall length

in mm

Overall width

in mm

Capacitance

in nF, ±20%

Free strain

in ppm, ±10%

Blocking force

in N, ±10%

Layout

M0714-P2

7

14

16

16

11

-540

-57

;

M2807-P2

28

7

37

10

21.5

-600

-35

;

M2814-P2

28

14

37

18

43

-630

-76

;

M5628-P2 

56

28

67

31

175

-740

-175

;

M8503-P2 

85

3

94

7

15.5

-430

-11

;

M8507-P2 

85

7

100

10

63

-605

-38

;

M8514-P2 

85

14

100

18

127

-630

-76

;

M8528-P2 

85

28

103

31

258

-740

-180

;

M8557-P2 

85

57

103

60

548

-750

-385

;

M8558-P2 

85

85

103

88

662

-750

-585

;

M17007-P2

170

7

185

11

126

-600

-37

;

Macro Fiber Composites™ P2-Typen, Einkristall PMN-PT, anisotrop

Betriebsspannung: -0 bis 500 V

Model

Active length

in mm

Active width

in mm

Overall length

in mm

Overall width

in mm

Capacitance

in nF, ±20%

Free strain

in ppm, ±10%

Blocking force

in N, ±10%

Layout

M2814-P2-PMN-PT

28

14

37

18

30

-1850

-58

;

Standard-Bestandsgrößen des Typs P3

Macro Fiber Composites™ P3-Typen, orthotrop

Betriebsspannung: -60 bis 360 V

Model

Active length

in mm

Active width

in mm

Overall length

in mm

Overall width

in mm

Capacitance

in nF, ±20%

Free strain

in ppm, ±10%

Blocking force

in N, ±10%

Layout

M2814-P3

28

14

37

18

52

-620

-95

;

M5628-P3

56

28

66

31

130

-800

-240

;

M8528-P3

85

28

103

31

227

-800

-240

;

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Technischer Hinweis

Wie man ein Macro Fiber Composite™ an jede Art von Wirtsstruktur bindet

Ausgabe 06/2015

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