壓電陶瓷是指把氧化物混合(氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等)高溫?zé)Y(jié)、固相反應(yīng)后而成的多晶體，并通過直流高壓極化處理使其具有壓電效應(yīng)的鐵電陶瓷的統(tǒng)稱，是一種能將機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。

由于具有較好的力學(xué)性能和穩(wěn)定的壓電性能，壓電陶瓷作為一種重要的力、熱、電、光敏感功能材料，已經(jīng)在傳感器、超聲換能器、微位移器和其它電子元器件等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

  隨著材料工藝的不斷研究和改良，以及電子、信息、航空航天等高科技領(lǐng)域日新月異的發(fā)展，作為含高智能新型材料的壓電陶瓷的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)是人們關(guān)注的熱門課題。

  壓電陶瓷壓電陶瓷是一類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(gòu)成其主要成分的晶相都是具有鐵電性的晶粒。

 由于陶瓷是晶粒隨機(jī)取向的多晶聚集體，因此其中各個鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是混亂取向的. 為了使陶瓷能表現(xiàn)出宏觀的壓電特性，就必須在壓電陶瓷燒成并于端面被復(fù)電極之后，將其置于強(qiáng)直流電場下進(jìn)行極化處理，以使原來混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場方向擇優(yōu)取向經(jīng)過極化處理后的壓電陶瓷，在電場取消之后，會保留一定的宏觀剩余極化強(qiáng)度，從而使陶瓷具有了一定的壓電性質(zhì).

發(fā)展歷史

1880年，居里兄弟首先發(fā)現(xiàn)電氣石的壓電效應(yīng)，從此開始了壓電學(xué)的歷史。

1881年，居里兄弟實驗驗證了逆壓電效應(yīng)，給出石英相同的正逆壓電常數(shù)。

1894年，Voigt指出，僅無對稱中心的二十種點群的晶體才有可能具有壓電效應(yīng)，石英是壓電晶體的一種代表，它被取得應(yīng)用。第一次世界大戰(zhàn)，居里的繼承人郎之萬，最先利用石英的壓電效應(yīng)，制成了水下超聲探測器，用于探測潛水艇，從而揭開了壓電應(yīng)用史篇章。

 壓電材料及其應(yīng)用取得劃時代的進(jìn)展應(yīng)歸咎于第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn)了BaTiO3陶瓷，1947年，美國Roberts在BaTiO3陶瓷上，施加高壓進(jìn)行極化處理，獲得了壓電陶瓷的電壓性，隨后，日本積極開展利用BaTiO3壓電陶瓷制作超聲換能器、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(yīng)用研究，這種研究一直進(jìn)行到50年代中期。

 1955年，美國B.Jaffe等人發(fā)現(xiàn)了比BaTiO3壓電性更優(yōu)越的PZT壓電陶瓷，促使壓電器件的應(yīng)用研究又大大地向前推進(jìn)了一大步。BaTiO3時代難于實用化的一些用途，特別是壓電陶瓷濾波器和諧振器，隨著PZT的問世，而迅速地實用化，應(yīng)用聲表面波(SAW)的濾波器、延遲線和振蕩器等SAW器件，在七十年代后期也取得了實用化。

 80年代后期至今，人們研制出馳豫鐵電體陶瓷材料，在此基礎(chǔ)上有成功研制出馳豫鐵電體單晶材料，為三維超聲波成像奠定了基礎(chǔ)。目前，人們將納米技術(shù)應(yīng)用到壓電材料的制作工藝上已取得新的突破。

目前，世界各國正在大力研制開發(fā)無鉛壓電陶瓷，以保護(hù)環(huán)境和追求健康...

應(yīng)用

 自1942年第一個陶瓷型壓電材料鈦酸鋇誕生以來，作為壓電陶瓷的應(yīng)用產(chǎn)品，已遍及人們生活的各個方面。壓電材料作為機(jī)電耦合的紐帶，其應(yīng)用大致可分為兩大方面:以壓電諧振器為代表的壓電陶瓷頻率控制器件方面的應(yīng)用和作為機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)靜態(tài)的應(yīng)用。

 近年來隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，納米陶瓷逐步受到人們的關(guān)注。納米粉體經(jīng)成型和燒結(jié)，形成致密、均勻的塊體納米陶瓷，材料的韌性、強(qiáng)度和超塑性大幅提高，克服了工程陶瓷的許多不足，并對材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響。

 通過精選材料組成體系和添加納米級顆粒、晶須、晶片纖維等加以改性，可以獲得高性能和低溫?zé)Y(jié)兼優(yōu)的納米壓電陶瓷材料。通過控制納米晶粒的生長可獲得量子限域效應(yīng),以及性能奇異的鐵電體，以提高壓電熱解材料機(jī)電轉(zhuǎn)換和熱釋性能。近年迅速發(fā)展的各類壓電變壓器、壓電驅(qū)動器、大功率超聲焊接技術(shù)、壓電式振動給料器、超聲CVD新工藝和核電站相配套的大功率超聲工程都是納米陶瓷在壓電方面的應(yīng)用。

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