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常用(yòng)的(dí)壓(yā)電(diàn)材(cái)料(liào)分類(lèi)
一類(lèi)是無機壓電材料,分為(wéi)壓電晶體(tǐ)和(hé)壓(yā)電陶瓷,壓(yā)電(diàn)晶體一般是指壓電單(dān)晶(jīng)體(tǐ);壓(yā)電陶(táo)瓷則泛指壓(yā)電(diàn)多晶(jīng)體(tǐ)。
壓電陶瓷(cí)是(shì)指(zhǐ)用(yòng)必要(yào)成份的原料進行混合, 成(chéng)型(xíng),高(gāo)溫燒結,由粉粒之間(jiān)的(dí)固(gù)相反(fǎn)應和燒(shāo)結(jié)過程(chéng)而(ér)獲得(dé)的(dí)微(wēi)細(xì)晶粒無規(guī)則集(jí)合(hé)而(ér)成(chéng)的多(duō)晶體(tǐ)。具有壓電性的(dí)陶(táo)瓷(cí)稱壓電陶瓷,實(shí)際上也是鐵電陶瓷。在這種(zhǒng)陶(táo)瓷的晶粒(lì)之中存在鐵電疇(chóu),鐵(tiě)電(diàn)疇由自發極化方向(xiàng)反向平行(háng)的180 疇(chóu)和自(zì)發極化方(fāng)向互相垂(chuí)直(zhí)的(dí)90 疇(chóu)組成,這些電疇(chóu)在人(rén)工極化(施加(jiā)強(qiáng)直流(liú)電場)條件(jiàn)下,自(zì)發極化(huà)依外電(diàn)場(cháng)方向(xiàng)充分(fēn)排列並(bìng)在撤消外電(diàn)場後(hòu)保持剩(shèng)餘極化(huà)強(qiáng)度, 因此具(jù)有(yǒu)宏(hóng)觀(guān)壓(yā)電(diàn)性(xìng)。 如(rú):鈦酸(suān)鋇(bèi) BT,鋯(gào)鈦酸鉛 PZT,改性鋯鈦酸(suān)鉛(qiān),偏铌(ní)酸(suān)鉛(qiān),铌酸鉛(qiān)鋇(bèi)鋰PBLN,改性鈦酸鉛(qiān) PT等(děng)。這類材(cái)料的研(yán)製成功(gōng),促進(jìn)了(liǎo)聲換(huàn)能器(qì),壓電(diàn)傳(chuán)感(gǎn)器的各(gè)種壓電(diàn)器件(jiàn)的(dí)改善和提高(gāo)。
壓(yā)電晶(jīng)體(tǐ)一般指壓電(diàn)單晶體, 是指按晶(jīng)體(tǐ)空(kōng)間(jiān)點陣長程有序(xù)生長而成的晶(jīng)體。這(zhè)種晶體結構無對稱中(zhōng)心,因(yīn)此(cǐ)具有(yǒu)壓電(diàn)性。如水晶(jīng)(石(shí)英(yīng)晶體(tǐ)),镓酸(suān)鋰,鍺(zhě)酸鋰,鍺酸鈦(tài)以及鐵晶(jīng)體管(guǎn)铌酸(suān)鋰(lǐ),鉭(tǎn)酸(suān)鋰(lǐ)等(děng)。
相(xiāng)比較(jiào)而(ér)言(yán),壓電陶(táo)瓷壓(yā)電(diàn)性(xìng)強(qiáng),介電(diàn)常數(shù)高,可(kě)以(yǐ)加工成任意(yì)形狀,但機(jī)械(xiè)因子較(jiào)低,電損耗較(jiào)大,穩定(dìng)性(xìng)差,因(yīn)而(ér)適合(hé)於大功率(shuài)換(huàn)能器和寬帶濾波器(qì)等(děng)應(yīng)用,但對高頻(pín),高(gāo)穩(wěn)定應用不理(lǐ)想(xiǎng)。石(shí)英(yīng)等(děng)壓電單(dān)晶壓(yā)電(diàn)性(xìng)弱,介電常數很(hěn)低(dī),受切(qiē)型(xíng)限(xiàn)製存(cún)在(zài)尺(chǐ)寸(cùn)局限,但穩(wěn)定性(xìng)很(hěn)高,機械因子高(gāo),多(duō)用來(lái)作(zuò)標(biāo)準(zhǔn)頻率(shuài)控(kòng)製(zhì)的振子,高選擇(zé)性(多屬(shǔ)高(gāo)頻狹帶通)的(dí)濾(lǜ)波器以(yǐ)及高頻,高溫超(chāo)聲換能(néng)器(qì)等(děng)。近來由(yóu)於(yú)铌鎂(měi)酸鉛(qiān)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 單晶(jīng)體( Kp ≥ 90%, d33 ≥ 900 ×-3C/N,10ε≥ 20,000)特異(yì),外上都開始(shǐ)這種材料(liào)的研(yán)究(jiū),但由 於(yú)其(qí)居(jū)裏(lǐ)點太低,離使用化(huà)尚有(yǒu)一(yī)段(duàn)距(jù)離(lí)。
二(èr)類是有機壓(yā)電材料(liào), 又稱壓電聚合(hé)物(wù), 如(rú)偏(piān)聚氟(fú)乙(yǐ)烯(xī) (PVDF)(薄(báo)膜) 及(jí)其它為(wéi)代表(biǎo)的其(qí)他(tā)有(yǒu)機(jī)壓電(薄(báo)膜(mó)) 材料。
這類(lèi)材(cái)料(liào)及其(qí)材(cái)質柔(róu)韌, 低(dī)密度(dù), 低阻抗(kàng)和(hé)高(gāo)壓電電(diàn)壓常(cháng)數(shù) (g)等(děng)優(yōu)點(diǎn)為世人矚(zhǔ)目(mù),且(qiě)發展十分迅速,現在(zài)水聲超聲(shēng)測量,壓力(lì)傳感,引燃(rán)引爆等方麵(miàn)獲(huò)得(dé)應用(yòng)。不足(zú)之處是壓(yā)電應(yīng)變常(cháng)數(d)偏低(dī),使之作為(wéi)有(yǒu)源(yuán)發射換(huàn)能器受(shòu)到(dào)很(hěn)大的限(xiàn)製(zhì)。
三類(lèi)是復(fù)合(hé)壓電材料, 這類(lèi)材(cái)料(liào)是在有機聚(jù)合物基底(dǐ)材料(liào)中嵌入片(piàn)狀(zhuàng),棒狀,杆(gān)狀,或(huò)粉末狀壓電材料構成(chéng)的(dí)。至(zhì)今已(yǐ)在水聲(shēng),電聲(shēng),超聲,醫學等領域(yù)得到(dào)廣泛(fàn)的(dí)應用(yòng)。如(rú)果(guǒ)它(tā)製(zhì)成水聲換(huàn)能(néng)器, 不(bù)僅具有(yǒu)高的靜水壓(yā)響應(yīng)速率(shuài),而(ér)且(qiě)耐衝(chōng)擊,不易受損(sǔn)且(qiě)可(kě)用與不同(tóng)的(dí)深度。

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