關(guan)於什麽是d33壓(ya)電材料及壓(ya)電原理(li)簡(jian)要(yao)介(jie)紹

           關於什麽是d33壓(ya)電材料及壓(ya)電原理(li)簡(jian)要(yao)介(jie)紹

壹(yi)、背(bei)景知識(shi)：發(fa)展現(xian)狀(zhuang)

 目前(qian)，我國對壓(ya)電材料越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)視(shi)，特(te)別(bie)是國(guo)家制造2025的(de)出臺(tai)，標誌著(zhe)我(wo)國要(yao)向智能(neng)制造強國進(jin)軍(jun)的(de)目標。這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)我們(men)有的(de)測(ce)量(liang)儀(yi)器為(wei)生產(chan)設(she)備(bei)提(ti)供支(zhi)撐。中(zhong)科(ke)院ZJ-3型(xing)精(jing)密壓(ya)電d33系數測(ce)試(shi)儀(yi)，ZJ-4型(xing)壓(ya)電測(ce)試(shi)儀(yi)，ZJ-5型(xing)積(ji)層壓(ya)電（也就(jiu)是疊(die)加(jia)壓(ya)電）測(ce)試(shi)儀(yi)以(yi)及(ji)ZJ-6型(xing)精(jing)密d33/d31/d15綜合測(ce)試(shi)儀(yi)在(zai)國(guo)內外(wai)具有舉足(zu)輕(qing)重(zhong)的(de)作用(yong)。現(xian)在(zai)被(bei)各(ge)大院校和(he)科(ke)研(yan)院(yuan)所及(ji)壓(ya)電材料單位(wei)廣泛使用(yong)，是目前(qian)國壓(ya)電系數d33準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)的(de)裝(zhuang)置(zhi)。

壹、概(gai)念(nian)：壓(ya)電材料是受(shou)到(dao)壓(ya)力作用(yong)時(shi)會(hui)在兩端(duan)面(mian)間(jian)出現(xian)電壓(ya)的(de)晶(jing)體(ti)材料。

二、基本介(jie)紹

受(shou)到(dao)壓(ya)力作用(yong)時(shi)會(hui)在兩端(duan)面(mian)間(jian)出現(xian)電壓(ya)的(de)晶(jing)體(ti)材料。1880年，法(fa)國物(wu)理學家P. 居裏和(he)J.居(ju)裏兄弟發現(xian)，把重物(wu)放在石英(ying)晶(jing)體(ti)上，晶(jing)體(ti)某(mou)些表面(mian)會(hui)產(chan)生電荷(he)，電荷(he)量與(yu)壓(ya)力成(cheng)比(bi)例。這(zhe)壹現(xian)象(xiang)被(bei)稱(cheng)為(wei)壓(ya)電效(xiao)應。隨(sui)即，居裏兄弟又(you)發現(xian)了逆壓(ya)電效(xiao)應，即在外(wai)電場作用(yong)下壓(ya)電體會(hui)產(chan)生形變。壓(ya)電效(xiao)應的(de)機(ji)理是：具有壓(ya)電性的(de)晶(jing)體(ti)對(dui)稱(cheng)性較(jiao)低(di)，當受(shou)到外(wai)力作用(yong)發(fa)生形變時(shi)，晶(jing)胞中(zhong)正(zheng)負(fu)離子(zi)的(de)相(xiang)對位(wei)移(yi)使正(zheng)負(fu)電荷(he)中(zhong)心(xin)不(bu)再重(zhong)合，導(dao)致(zhi)晶(jing)體(ti)發(fa)生宏(hong)觀(guan)極(ji)化(hua)，而(er)晶(jing)體(ti)表(biao)面(mian)電荷(he)面(mian)密度(du)等(deng)於極(ji)化(hua)強(qiang)度(du)在(zai)表(biao)面(mian)法(fa)向上的(de)投影，所以(yi)壓(ya)電材料受壓(ya)力作用(yong)形變時(shi)兩端(duan)面(mian)會(hui)出現(xian)異(yi)號電荷(he)。反(fan)之，壓(ya)電材料在電場中(zhong)發(fa)生極(ji)化(hua)時(shi)，會(hui)因電荷(he)中(zhong)心(xin)的(de)位(wei)移(yi)導(dao)致(zhi)材料變形。

利(li)用(yong)壓(ya)電材料的(de)這(zhe)些特(te)性(xing)可實(shi)現(xian)機(ji)械振動(dong)（聲(sheng)波(bo)）和(he)交流電的(de)互(hu)相轉(zhuan)換(huan)。因而(er)壓(ya)電材料廣泛用(yong)於傳感器元(yuan)件(jian)中(zhong)，例(li)如(ru)地震傳感器，力、速(su)度(du)和(he)加(jia)速度(du)的(de)測(ce)量(liang)元(yuan)件(jian)以(yi)及電聲傳感器等(deng)。這(zhe)類材料被(bei)廣泛運(yun)用(yong)，舉壹(yi)個(ge)很生活(huo)化(hua)的(de)例(li)子，打(da)火機(ji)的(de)火花即運用(yong)此(ci)技術。

三(san)、材料原理(li)

壓(ya)電現(xian)象(xiang)是100多(duo)年(nian)前(qian)居裏兄弟研(yan)究(jiu)石英(ying)時(shi)發(fa)現(xian)的(de)。那(na)麽，什麽是壓(ya)電效(xiao)應呢？ 當妳在(zai)點燃(ran)煤氣竈或(huo)熱水器時(shi),就(jiu)有壹種(zhong)壓(ya)電陶瓷已(yi)悄(qiao)悄(qiao)地(di)為(wei)妳服務(wu)了壹(yi)次。生產(chan)廠家在這(zhe)類壓(ya)電點火裝(zhuang)置(zhi)內，藏(zang)著(zhe)壹(yi)塊壓(ya)電陶瓷，當用(yong)戶(hu)按下點火裝(zhuang)置(zhi)的(de)彈(dan)簧(huang)時(shi)，傳動裝(zhuang)置(zhi)就(jiu)把壓(ya)力施加(jia)在壓(ya)電陶瓷上，使它(ta)產(chan)生很高(gao)的(de)電壓(ya),進(jin)而(er)將電能(neng)引(yin)向燃氣(qi)的(de)出口放電。於是，燃(ran)氣(qi)就(jiu)被(bei)電火花點燃(ran)了。壓(ya)電陶瓷的(de)這(zhe)種(zhong)功(gong)能(neng)就(jiu)叫做壓(ya)電效(xiao)應。

壓(ya)電效(xiao)應的(de)原理(li)是，如(ru)果對壓(ya)電材料施加(jia)壓(ya)力，它(ta)便會(hui)產(chan)生電位差(cha)（稱(cheng)之為(wei)正(zheng)壓(ya)電效(xiao)應），反(fan)之施加(jia)電壓(ya),則(ze)產(chan)生機(ji)械(xie)應力（稱(cheng)為(wei)逆壓(ya)電效(xiao)應）。如(ru)果壓(ya)力是壹(yi)種(zhong)高(gao)頻震動，則(ze)產(chan)生的(de)就(jiu)是高(gao)頻(pin)電流。而(er)高頻(pin)電信號加(jia)在壓(ya)電陶瓷上時(shi)，則(ze)產(chan)生高(gao)頻(pin)聲信(xin)號（機械震動），這(zhe)就(jiu)是我(wo)們(men)平(ping)常所說的(de)超(chao)聲波(bo)信(xin)號。也(ye)就(jiu)是說，壓(ya)電陶瓷具有機械能(neng)與(yu)電能(neng)之間(jian)的(de)轉(zhuan)換(huan)和(he)逆轉(zhuan)換(huan)的(de)功(gong)能(neng)，這(zhe)種(zhong)相(xiang)互對應(ying)的(de)關(guan)系確(que)實非(fei)常有意(yi)思(si)。

壓(ya)電材料可以(yi)因機械變形產(chan)生電場，也可以(yi)因電場作用(yong)產(chan)生機(ji)械(xie)變形，這(zhe)種(zhong)固(gu)有的(de)機(ji)-電耦(ou)合效(xiao)應使得(de)壓(ya)電材料在工程中(zhong)得(de)到(dao)了廣泛的(de)應(ying)用(yong)。例(li)如(ru)，壓(ya)電材料已(yi)被(bei)用(yong)來(lai)制作智能(neng)結(jie)構，此(ci)類結構(gou)除具有自承載能(neng)力外(wai),還具有自診斷(duan)性、自適應性和(he)自修復(fu)性等功能(neng)，在(zai)未(wei)來的(de)飛(fei)行器設(she)計(ji)中(zhong)占(zhan)有重要(yao)的(de)地(di)位。