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壓電陶瓷的基本原理-鐵電陶瓷微觀分析顯微鏡




來(lái)源:yiyi
時(shí)間:2019-4-27 20:15:43

壓電陶瓷的基本原理-鐵電陶瓷微觀分析顯微鏡

    壓電陶瓷的基本原理
    壓電陶瓷,也被稱為鐵電陶瓷,是已被廣泛使用的壓電材料。在未被
加工時(shí),這種材料不具備壓電性質(zhì)。它們需要在高電場(chǎng)中進(jìn)行極化處理。
一旦極化,它們便表現(xiàn)出可以用適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系進(jìn)行表述的力電耦合行為。
壓電陶瓷通常表現(xiàn)出比天然材料更大的壓電效應(yīng)。壓電元件很容易被大量
地生產(chǎn)和制造成各種特定的形狀,這使得它們非常適用于制動(dòng)器或傳感器
等自適應(yīng)結(jié)構(gòu)。

    壓電陶瓷通常被區(qū)分為“軟”和“硬”壓電陶瓷。“軟”壓電材料的
壓電系數(shù)大,并且材料顯示出較高的滯后性;“硬”壓電材料壓電系數(shù)較
小,材料顯示出較低的滯后性。大部分軟壓電陶瓷被用于制造制動(dòng)器,因
為它們會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)變;硬壓電陶瓷會(huì)被應(yīng)用到滯后性要求較低的元件
中。

  基于PZT的壓電陶瓷是鋯鈦酸鉛和鈦酸鉛的同溶體,并且經(jīng)常會(huì)摻雜其他
元素來(lái)獲得特定的性能。該材料是通過(guò)混合鉛、鋯和鈦的氧化物,然后將
混合物加熱到800℃~1000℃制成的。它被制作成混有黏合劑的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)
PZT粉末,然后制成需要的形狀并冷卻。溫度降到居里溫度(材料固有特性
)以下時(shí),材料經(jīng)歷了一個(gè)由立方單元到四方單元的相變過(guò)程。因此在帶
正電荷的鈦粒子和帶負(fù)電荷的氧離子之間將發(fā)生電荷分離。其導(dǎo)致的結(jié)果
就是該單元體會(huì)永久性地存在一個(gè)沿c軸的偶極矩。多晶陶瓷材料含有隨機(jī)
取向的偶極矩,這種材料在可控溫度下通過(guò)高電場(chǎng)進(jìn)行極化。因此,這種
永久極化將使材料顯示出壓電性。制造過(guò)程的下一個(gè)步驟是用電鍍或?yàn)R射
在表面上施加電極。

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