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壓電陶瓷piezoelectric ceramics

時(shí)間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
某些材料在機(jī)械應(yīng)力作用下，引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移而發(fā)生極化，導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號相反的束縛電荷的現(xiàn)象，稱為壓電效應(yīng)。具有這種性能的陶瓷稱為壓電陶瓷，它的表面電荷的密度與所受的機(jī)械應(yīng)力成正比。反之，當(dāng)這類材料在外電場作用下，其內(nèi)部正負(fù)電荷中心移位，又可導(dǎo)致材料發(fā)生機(jī)械變形，形變的大小與電場強(qiáng)度成正比。
　　1946年美國麻省理工學(xué)院絕緣研究室發(fā)現(xiàn)，在鈦酸鋇鐵電陶瓷上施加直流高壓電場，使其自發(fā)極化沿電場方向擇優(yōu)取向，除去電場后仍能保持一定的剩余極化，使它具有壓電效應(yīng)，從此誕生了壓電陶瓷。
　　常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇系、鈦酸鉛－鋯酸鉛二元系及在二元系中添加第三種ABO3(A表示二價(jià)金屬離子，B表示四價(jià)金屬離子或幾種離子總和為正四價(jià))型化合物，如：Pb(Mn1/3)Nb2/3)O3和Pb(CO1/3Nb2/3)O3等組成的三元系。如果在三元系統(tǒng)上再加入第四種或更多的化合物，可組成四元系或多元系壓電陶瓷。此外，還有一種鈮酸鹽系壓電陶瓷，如氧化鈉(鉀)·氧化鈮(Na0.5·K0.5·NbO3)和氧化鋇（鍶）·氯化鈮(Bax·Sr1-x·Nb2O5)等，它們不含有毒的鉛，對環(huán)境保護(hù)有利。
　　壓電陶瓷的制造特點(diǎn)是在直流電場下對鐵電陶瓷進(jìn)行極化處理，使之具有壓電效應(yīng)。一般極化電場為3～5kV/mm，溫度100～150°C，時(shí)間5～20min。這三者是影響極化效果的主要因素。性能較好的壓電陶瓷，如鋯鈦酸鉛系陶瓷，其機(jī)電偶合系數(shù)可高達(dá)0.313～0.694。
　　壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發(fā)生器、紅外探測器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等。  
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