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電致伸縮效應(yīng)是指(zhǐ)介(jiè)電體在電場作(zuò)用(yòng)下,由(yóu)誘導(dǎo)極化(huà)而引(yǐn)起的(dí)形變。試驗表(biǎo)明,當外(wài)電場較(jiào)大(dà)時,誘(yòu)導(dǎo)極(jí)化(huà)所引(yǐn)起的應(yīng)變與極(jí)化強(qiáng)度(dù)的(dí)平方(fāng)成正(zhèng)比,它是(shì)一種平方效應(yīng)。電致伸(shēn)縮效應(yīng)的形變(biàn)與外電場的方向無(wú)關。
前已(yǐ)述(shù)及(jí),逆(nì)壓(yā)電效應隻產生於壓電(diàn)體,形變與外電(diàn)場呈(chéng)綫性關係,而(ér)且隨外(wài)電(diàn)場反(fǎn)向而改(gǎi)變(biàn)符號(hào)。所以,電致(zhì)伸(shēn)縮(suō)效(xiào)應和(hé)逆(nì)壓(yā)電效應有著明(míng)顯的差(chà)異(yì),這二者之間(jiān)不能混淆。由熱力學(xué)關係,可(kě)以得到(dào)鐵電體(tǐ)的電致伸縮方程(chéng)為(wéi)

式(shì)中,SPij為極化強(qiáng)度恒(héng)定時(shí)的(dí)彈性柔順(shùn)係數;Qimn為(wéi)電(diàn)致伸縮常數,它(tā)是(shì)一個四(sì)階(jiē)張量;βTmn為自(zì)由介電隔離率,它(tā)是(shì)對稱二階張量(liáng);表示介(jiè)電(diàn)體的電場隨(suí)電位(wèi)移(yí)矢量變(biàn)化(huà)的(dí)係(xì)數(shù),即

弛豫型(或擴散型(xíng)相(xiāng)變)鐵電體具有很(hěn)高的(dí)電致伸縮(suō)效(xiào)應,在(zài)外(wài)電(diàn)場(cháng)誘(yòu)導下(xià)形成的應變x(△l/l)與(yǔ)電場E(或極(jí)化P)之(zhī)間的關係可簡(jiǎn)單(dān)地表示為x=ME2(或(huò)QP2),Q(或(huò)M)為電致伸縮係數(shù),亦可用x=QC2來表(biǎo)達(dá),其(qí)中(zhōng)C為居(jū)裏(lǐ)一外(wài)斯常數(shù)。盡管(guǎn)弛豫(yù)鐵電體具有(yǒu)較小的電致伸(shēn)縮(suō)係數Q值,但具有很(hěn)高(gāo)的介電常(cháng)數,可以(yǐ)達(dá)到104以上(shàng),遠(yuǎn)大於一(yī)般常用(yòng)的(dí)PZT和BaTiO3基壓電陶瓷(cí),且(qiě)隨溫(wēn)度的變化(huà)比(bǐ)較(jiào)平緩。在介(jiè)電(diàn)常(cháng)數(shù)的極值(zhí)溫(wēn)度(dù)上(shàng)下,隻需施加不大(dà)的電(diàn)場(cháng),便(biàn)能(néng)誘發出很(hěn)高(gāo)的極(jí)化(huà)強度(dù),其值接近(jìn)材料所固(gù)有(yǒu)的(dí)自發極(jí)化(huà)強(qiáng)度,然(rán)而(ér)當(dāng)電場去(qù)除後,材(cái)料卻(què)不(bù)像正(zhèng)常鐵電(diàn)體那樣仍存在剩(shèng)餘極(jí)化(huà),因而也沒(méi)有壓電效應(yīng)。注意(yì)到鐵電體本身由於結(jié)構(gòu)方麵(miàn)的特征(zhēng),自(zì)發地(dì)處在高度極(jí)化狀態(tài),極化強度值要(yào)比普(pǔ)通(tōng)電(diàn)介(jiè)質在接近(jìn)於(yú)擊穿電場(cháng)下(xià)的數(shù)值高得多(duō)。而電致伸(shēn)縮應(yīng)變(biàn)是和(hé)材料(liào)極(jí)化強(qiáng)度的(dí)平(píng)方成(chéng)正(zhèng)比(bǐ)的(dí),這(zhè)就(jiù)是(shì)弛豫(yù)型鐵(tiě)電體(tǐ)有很高的(dí)電(diàn)致伸(shēn)縮效(xiào)應的(dí)原(yuán)因。例(lì)如(rú),以(yǐ)铌鎂(měi)酸鉛(qiān)為代表的一(yī)大(dà)類(lèi)弛(chí)豫型鐵(tiě)電陶(táo)瓷在相當寬的溫(wēn)度範(fàn)圍內具(jù)有很(hěn)大(dà)的電致伸(shēn)縮(suō)效應,應變量可(kě)達(dá)10-3以(yǐ)上,如圖為該(gāi)材料(liào)的應(yīng)變(biàn)電場曲綫(xiàn)。


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