ZJ-3壓電(dian)測(ce)試(shi)儀解(jie)析(xi)壓電(dian)材(cai)料的分(fen)類及壓電(dian)材(cai)料的應(ying)用(yong)

壓電(dian)材(cai)料材料分(fen)類

壓電(dian)材(cai)料無(wu)機壓電(dian)材(cai)料

分為(wei)壓電(dian)晶(jing)體和壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)，壓電(dian)晶(jing)體壹(yi)般(ban)是指(zhi)壓電(dian)單(dan)晶(jing)體；壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)則(ze)泛指(zhi)壓電(dian)多晶體。壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)是指(zhi)用(yong)必要成(cheng)份的原(yuan)料進行(xing)混合、成(cheng)型、高(gao)溫(wen)燒結，由(you)粉(fen)粒之(zhi)間(jian)的固(gu)相(xiang)反(fan)應(ying)和燒結過程而獲(huo)得(de)的微細晶(jing)粒無(wu)規(gui)則集(ji)合而成(cheng)的多晶體。具有壓電(dian)性的陶(tao)瓷(ci)稱(cheng)壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)，實(shi)際上也是鐵(tie)電(dian)陶(tao)瓷(ci)。在(zai)這(zhe)種(zhong)陶(tao)瓷(ci)的晶(jing)粒之(zhi)中(zhong)存在(zai)鐵(tie)電(dian)疇(chou)，鐵(tie)電(dian)疇(chou)由自發極(ji)化(hua)方向(xiang)反(fan)向平(ping)行(xing)的180 疇和自發極(ji)化(hua)方向(xiang)互(hu)相(xiang)垂(chui)直(zhi)的90疇組成(cheng)，這些(xie)電(dian)疇(chou)在(zai)人(ren)工極(ji)化(hua)（施加強(qiang)直(zhi)流(liu)電(dian)場(chang)）條(tiao)件(jian)下，自(zi)發極(ji)化(hua)依(yi)外(wai)電(dian)場(chang)方向(xiang)充(chong)分排列(lie)並在撤(che)消外電(dian)場(chang)後(hou)保持剩(sheng)余極(ji)化(hua)強(qiang)度，因此具有宏(hong)觀(guan)壓電(dian)性。如(ru)：鈦酸鋇BT、鋯鈦酸鉛(qian)PZT、改性鋯(gao)鈦酸鉛(qian)、偏鈮(ni)酸鉛(qian)、鈮酸鉛(qian)鋇鋰PBLN、改性鈦(tai)酸鉛(qian)PT等(deng)。這(zhe)類材料的研制成(cheng)功，促進了聲(sheng)換能(neng)器(qi)，壓電(dian)傳(chuan)

壓電(dian)材(cai)料

感器(qi)的各(ge)種(zhong)壓電(dian)器(qi)件(jian)性能(neng)的改(gai)善(shan)和提(ti)高。

壓電(dian)晶(jing)體壹(yi)般(ban)指(zhi)壓電(dian)單(dan)晶(jing)體，是指(zhi)按(an)晶(jing)體空間點(dian)陣(zhen)長程有序(xu)生(sheng)長而成(cheng)的晶(jing)體。這種(zhong)晶(jing)體結構無(wu)對稱(cheng)中(zhong)心(xin)，因此具有壓電(dian)性。如(ru)水晶(jing)（石英(ying)晶(jing)體）、鎵(jia)酸鋰、鍺(zhe)酸鋰、鍺(zhe)酸鈦(tai)以(yi)及(ji)鐵(tie)晶(jing)體管鈮酸鋰、鉭(tan)酸鋰等(deng)。

相(xiang)比(bi)較(jiao)而言，壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)壓電(dian)性強(qiang)、介電(dian)常(chang)數高、可以(yi)加(jia)工成(cheng)任(ren)意(yi)形狀，但(dan)機械(xie)品(pin)質因子較(jiao)低(di)、電(dian)損(sun)耗較大、穩(wen)定(ding)性差(cha)，因而適(shi)合於大功率(lv)換能(neng)器(qi)和寬帶濾(lv)波器(qi)等(deng)應(ying)用(yong)，但(dan)對高頻(pin)、高(gao)穩(wen)定(ding)應(ying)用(yong)不(bu)理想(xiang)。石(shi)英(ying)等(deng)壓電(dian)單(dan)晶(jing)壓電(dian)性弱(ruo)，介電(dian)常(chang)數很低(di)，受(shou)切型(xing)限(xian)制(zhi)存在(zai)尺寸局(ju)限(xian)，但(dan)穩(wen)定(ding)性很(hen)高，機(ji)械(xie)品(pin)質因子高(gao)，多用(yong)來(lai)作標準頻(pin)率(lv)控制(zhi)的振子、高(gao)選(xuan)擇(ze)性（多屬高頻(pin)狹(xia)帶通(tong)）的濾(lv)波(bo)器(qi)以(yi)及(ji)高(gao)頻(pin)、高(gao)溫(wen)超聲(sheng)換能(neng)器(qi)等(deng)。由(you)於鈮(ni)鎂酸鉛(qian)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3單晶體（Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000）性能(neng)特(te)異(yi)，國內外上都開始這種(zhong)材(cai)料的研究(jiu)，但(dan)由於其(qi)居裏點(dian)太低，離(li)使(shi)用(yong)化尚(shang)有壹(yi)段距(ju)離(li)。

壓電(dian)材(cai)料有機壓電(dian)材(cai)料

又稱壓電(dian)聚合物，如聚偏氟(fu)乙烯（PVDF）（薄膜(mo)）及以(yi)它(ta)為(wei)代表的其(qi)他(ta)有機(ji)壓電(dian)（薄膜(mo)）材料。這(zhe)類材料及(ji)其(qi)材質(zhi)柔韌，低(di)密(mi)度，低阻(zu)抗(kang)和(he)高(gao)壓電(dian)電(dian)壓常(chang)數(g)等(deng)優(you)點(dian)為(wei)世人矚目(mu)，且(qie)發展十分(fen)迅速，水聲超聲(sheng)測(ce)量(liang)，壓力(li)傳(chuan)感，引燃引爆(bao)等(deng)方面(mian)獲(huo)得應(ying)用(yong)。不(bu)足之(zhi)處(chu)是壓電(dian)應(ying)變常數（d）偏低(di)，使(shi)之(zhi)作為(wei)有源發射換能(neng)器(qi)受(shou)到很(hen)大的限(xian)制(zhi)。

換能(neng)器(qi)

第三(san)類是復(fu)合壓電(dian)材(cai)料，這(zhe)類材料是在(zai)有(you)機(ji)聚合物基(ji)底(di)材(cai)料中(zhong)嵌入(ru)片狀、棒狀、桿狀、或粉(fen)末狀壓電(dian)材(cai)料構(gou)成(cheng)的。至今已(yi)在(zai)水聲、電(dian)聲(sheng)、超(chao)聲(sheng)、醫(yi)學(xue)等(deng)領(ling)域(yu)得到(dao)廣(guang)泛的應(ying)用(yong)。如果(guo)它制成(cheng)水聲(sheng)換能(neng)器(qi)，不(bu)僅具有高(gao)的靜水壓響應(ying)速率(lv)，而且(qie)耐沖擊(ji)，不(bu)易(yi)受(shou)損且(qie)可用(yong)與不(bu)同(tong)的深度。

壓電(dian)材(cai)料材料應(ying)用(yong)

壓電(dian)材(cai)料的應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)可以(yi)粗略(lve)分(fen)為(wei)兩(liang)大類：即振動(dong)能(neng)和(he)超聲(sheng)振動(dong)能(neng)-電(dian)能(neng)換能(neng)器(qi)應(ying)用(yong)，包括(kuo)電(dian)聲(sheng)換能(neng)器(qi)，水聲(sheng)換能(neng)器(qi)和超(chao)聲換能(neng)器(qi)等(deng)，以(yi)及(ji)其(qi)它(ta)傳(chuan)感器(qi)和驅(qu)動(dong)器(qi)應(ying)用(yong)。

壓電(dian)材(cai)料換能(neng)器(qi)

換能(neng)器(qi)是將機(ji)械(xie)振動(dong)轉變(bian)為(wei)電(dian)信號(hao)或(huo)在(zai)電(dian)場(chang)驅(qu)動(dong)下產(chan)生機(ji)械(xie)振動(dong)的器(qi)件(jian)壓電(dian)聚合物電(dian)聲(sheng)器(qi)件(jian)利用(yong)了聚合物的橫(heng)向(xiang)壓電(dian)效應(ying)，而換能(neng)器(qi)設計(ji)則利用(yong)了聚合物壓電(dian)雙(shuang)晶(jing)片(pian)或壓電(dian)單(dan)晶(jing)片(pian)在外電(dian)場(chang)驅(qu)動(dong)下的彎(wan)曲(qu)振動(dong)，利用(yong)上述原理可生(sheng)產(chan)電(dian)聲(sheng)器(qi)件(jian)如麥(mai)克(ke)風、立(li)體聲耳機和(he)高頻(pin)揚(yang)聲器(qi)。對壓電(dian)聚合物電(dian)聲(sheng)器(qi)件(jian)的研究(jiu)主(zhu)要集(ji)中(zhong)在利(li)用(yong)壓電(dian)聚合物的特(te)點(dian)，研制運用(yong)其它(ta)現行(xing)技(ji)術難以(yi)實(shi)現的、而(er)且(qie)具有特(te)殊(shu)電(dian)聲(sheng)功能(neng)的器(qi)件(jian)，如抗(kang)噪(zao)聲(sheng)、寬帶超(chao)聲信號(hao)發射系(xi)統(tong)等(deng)。

壓電(dian)聚合物水聲換能(neng)器(qi)研究(jiu)初(chu)期

超聲波傳(chuan)感器(qi)

均瞄準軍事應(ying)用(yong)，如用(yong)於水(shui)下探(tan)測的大面積(ji)傳(chuan)感器(qi)陣列(lie)和監(jian)視(shi)系(xi)統(tong)等(deng)，隨後應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)逐漸(jian)拓(tuo)展到地(di)球(qiu)物理探(tan)測、聲(sheng)波(bo)測(ce)試(shi)設備等(deng)方面(mian)。為(wei)滿足(zu)特定(ding)要求(qiu)而(er)開發的各(ge)種(zhong)原(yuan)型(xing)水(shui)聲器(qi)件(jian)，采用(yong)了不(bu)同(tong)類型和形狀的壓電(dian)聚合物材料，如(ru)薄片(pian)、薄板(ban)、疊(die)片、圓(yuan)筒和(he)同(tong)軸線(xian)等(deng)，以(yi)充(chong)分(fen)發揮壓電(dian)聚合物高彈性、低(di)密度、易(yi)於制(zhi)備為(wei)大和小(xiao)不(bu)同(tong)截面(mian)的元(yuan)件(jian)、而且(qie)聲阻(zu)抗(kang)與(yu)水(shui)數量級(ji)相(xiang)同(tong)等(deng)特(te)點(dian)，zui後(hou)壹(yi)個特(te)點(dian)使(shi)得(de)由(you)壓電(dian)聚合物制備的水(shui)聽(ting)器(qi)可以(yi)放(fang)置(zhi)在(zai)被測聲(sheng)場(chang)中(zhong)，感知聲場(chang)內的聲(sheng)壓，且(qie)不(bu)致(zhi)由於其(qi)自身(shen)存在(zai)使(shi)被測聲(sheng)場(chang)受(shou)到擾動(dong)。而聚合物的高(gao)彈(dan)性則(ze)可減(jian)小(xiao)水聽(ting)器(qi)件(jian)內的瞬(shun)態(tai)振蕩，從而進壹(yi)步(bu)增強(qiang)壓電(dian)聚合物水聽器(qi)的性能(neng)。

壓電(dian)聚合物換能(neng)器(qi)在生(sheng)物醫(yi)學(xue)傳(chuan)感器(qi)領(ling)域(yu)，尤(you)其(qi)是超(chao)聲(sheng)成(cheng)像中(zhong)，獲得(de)了zui為(wei)成(cheng)功的應(ying)用(yong)、PVDF薄膜(mo)優(you)異(yi)的柔韌性和(he)成(cheng)型性，使(shi)其易(yi)於應(ying)用(yong)到許多傳感器(qi)產品(pin)中(zhong)。