壓電(dian)材料(liao)是(shi)受(shou)到壓力(li)作(zuo)用時會(hui)在兩端面(mian)間出(chu)現電(dian)壓的晶(jing)體材料(liao)。
受(shou)到壓力(li)作(zuo)用時會(hui)在兩端面(mian)間出(chu)現電(dian)壓的晶(jing)體材料(liao)。1880年,法(fa)國(guo)物(wu)理(li)學(xue)家P. 居(ju)裏和J.居(ju)裏兄弟發(fa)現(xian),把重物(wu)放(fang)在石(shi)英(ying)晶(jing)體上,晶體某些表(biao)面(mian)會產生(sheng)電(dian)荷,電(dian)荷量(liang)與壓力(li)成(cheng)比(bi)例(li)。這(zhe)壹(yi)現象(xiang)被(bei)稱(cheng)為(wei)壓電(dian)效應(ying)。隨(sui)即(ji),居(ju)裏兄弟又發(fa)現(xian)了逆壓電(dian)效應(ying),即(ji)在外電(dian)場(chang)作用(yong)下(xia)壓電(dian)體會產生(sheng)形(xing)變。壓電(dian)效應(ying)的機(ji)理(li)是:具(ju)有(you)壓電(dian)性的晶(jing)體對(dui)稱性(xing)較低(di),當受到外力(li)作(zuo)用發(fa)生(sheng)形變時,晶(jing)胞中正(zheng)負(fu)離(li)子(zi)的相(xiang)對(dui)位移使正(zheng)負(fu)電(dian)荷中心不(bu)再(zai)重合(he),導(dao)致(zhi)晶體發(fa)生(sheng)宏(hong)觀(guan)極(ji)化(hua),而晶體表(biao)面(mian)電(dian)荷面(mian)密度等於極(ji)化(hua)強(qiang)度在表(biao)面(mian)法向(xiang)上的投影(ying),所(suo)以壓電(dian)材料(liao)受(shou)壓力(li)作(zuo)用形變時兩端面(mian)會出(chu)現異(yi)號(hao)電(dian)荷。反(fan)之(zhi),壓電(dian)材料(liao)在電(dian)場(chang)中發(fa)生(sheng)極(ji)化(hua)時,會(hui)因(yin)電(dian)荷中心的位移導(dao)致(zhi)材料(liao)變(bian)形(xing)。
利(li)用壓電(dian)材料(liao)的這(zhe)些(xie)特性(xing)可實(shi)現(xian)機(ji)械(xie)振(zhen)動(聲波)和交流電(dian)的互(hu)相(xiang)轉換(huan)。因而壓電(dian)材料(liao)廣(guang)泛(fan)用(yong)於傳感器(qi)元件中,例如(ru)地(di)震(zhen)傳感器(qi),力(li)、速(su)度和加速(su)度的測(ce)量(liang)元件以(yi)及電(dian)聲傳(chuan)感器(qi)等。這類(lei)材料(liao)被(bei)廣(guang)泛(fan)運(yun)用(yong),舉壹(yi)個很生活(huo)化(hua)的例(li)子(zi),打(da)火機(ji)的火(huo)花(hua)即(ji)運用(yong)此技(ji)術(shu)。
壓電(dian)材料(liao)主要特性(xing)
壹(yi)般來(lai)說,壓電(dian)材料(liao)應(ying)具(ju)備以下(xia)幾(ji)個主要特性(xing):
(1)轉換(huan)特性(xing):要求具(ju)有(you)較高的壓電(dian)常(chang)數(shu)d33;
(2)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng):機(ji)械(xie)強(qiang)度(du)高、剛度(du)大;
(3)電(dian)性能(neng):高電(dian)阻(zu)率(lv)和高介電(dian)常(chang)數(shu),防(fang)止(zhi)加載驅(qu)動電(dian)場(chang)時被(bei)擊(ji)穿;
(4)環(huan)境(jing)適應性(xing):溫度和濕(shi)度穩(wen)定性好(hao),要求具(ju)有(you)較高的居(ju)裏點,工作溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)寬(kuan);
(5)時間(jian)穩(wen)定性:要求壓電(dian)性能(neng)不(bu)隨(sui)時間(jian)變(bian)化(hua),增(zeng)強(qiang)壓電(dian)材料(liao)工作穩(wen)定性和壽命(ming)。