壓電陶瓷片的發(fā)展及應用

發(fā)布時間:

2022-04-14

壓電陶瓷片是鐵電陶瓷的總稱，由氧化物(氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等)混合而成，高溫燒結和固態(tài)反應，通過DC高壓極化處理使其具有壓電效應。它是一種能將機械能和電能相互轉換的功能陶瓷材料。

    壓電陶瓷片是鐵電陶瓷的總稱，由氧化物(氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等)混合而成，高溫燒結和固態(tài)反應，通過DC高壓極化處理使其具有壓電效應。它是一種能將機械能和電能相互轉換的功能陶瓷材料。

壓電陶瓷片

　　壓電陶瓷片由于其良好的力學性能和穩(wěn)定的壓電性能，作為一種對力、熱、電、光敏感的重要功能材料，被廣泛應用于傳感器、超聲換能器、微位移器件等電子元器件中。

　　隨著材料技術的不斷研究和提高，以及電子、信息、航空航天等高科技領域的快速發(fā)展，壓電陶瓷片作為高智能新材料的生產技術和應用發(fā)展是人們關注的熱點話題。

　　壓電陶瓷片是一種具有壓電特性的電子陶瓷材料。與典型的不包含鐵電成分的壓電石英晶體的主要區(qū)別是:構成其主要成分的晶相都是具有鐵電性的晶粒。

　　因為陶瓷是具有隨機取向晶粒的多晶集合體，所以鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是隨機取向的。為了顯示陶瓷的宏觀壓電特性，需要將壓電陶瓷置于強DC電場中進行極化處理，使原始混沌取向的極化矢量優(yōu)先沿電場方向取向。電場消除后，極化處理后的壓電陶瓷會保留一定的宏觀殘余極化強度，從而使陶瓷具有一定的壓電性能。

　　發(fā)展歷史

　　1880年，居里兄弟首次發(fā)現(xiàn)了電氣石的壓電效應，開啟了壓電學的歷史。

　　1881年，居里兄弟實驗驗證了逆壓電效應，給出了相同的應時正負壓電常數(shù)。

　　1894年，Voigt指出，只有具有二十種沒有對稱中心的點群的晶體才能具有壓電效應，而應時就是壓電晶體的代表，并得到了應用。在第1次世界大戰(zhàn)中，居里夫人的繼任者朗之萬首先利用應時的壓電效應制造了一種用于探測潛艇的水下超聲波探測器，從而開啟了壓電應用歷史的一個篇章。

　　壓電材料及其應用的劃時代進展應歸功于第二次世界大戰(zhàn)中鈦酸鋇陶瓷的發(fā)現(xiàn)。1947年，美國的羅伯茨對鈦酸鋇陶瓷施加高電壓進行極化處理，獲得了壓電陶瓷的壓電性。隨后，日本積極開展超聲波換能器、高頻換能器、壓力傳感器、濾波器、諧振器等各種壓電器件的應用研究。通過使用鈦酸鋇壓電陶瓷，這一直進行到20世紀50年代中期。