壓電陶瓷主要有三大類:
鈦酸鋇類(BaTiO3),原材料有二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鍶等;
鋯鈦酸鉛類(PbZrTiO3),原材料有二氧化鈦、氧化鋯、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鈮、氧化鑭等;
鈮鎂酸鉛類(PbNbMgO3),原材料有氧化鈮、氧化鎂、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鑭等。
壓電陶瓷材料的基本原理 壓電效應(yīng)的原理是,如果對壓電材料施加壓力,它便會(huì)產(chǎn)生電位差(稱之為正壓電效應(yīng)),反之施加電壓,則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力(稱為逆壓電效應(yīng))。如果壓力是一種高頻震動(dòng),則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時(shí),則產(chǎn)生高頻聲信號(機(jī)械震動(dòng)),這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說,壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能,這種相互對應(yīng)的關(guān)系確實(shí)非常有意思。
壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場,也可以因電場作用產(chǎn)生機(jī)械變形,這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如,壓電陶瓷片批發(fā),壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能,在未來的設(shè)計(jì)中占有重要的地位。
2、PbTiO3系壓電材料
PbTiO3系壓電陶瓷具適合制作高頻高溫壓電陶瓷元件。雖然存在PbTiO3陶瓷燒成難、極化難、制作大尺寸產(chǎn)品難的問題,人們還是在改性方面作了大量工作,改善其燒結(jié)性。抑制晶粒長大,從而得到各個(gè)晶粒細(xì)小、各向異性的改性PbTiO3材料。近幾年,改良PbTiO3材料報(bào)道較多,在金屬探傷、高頻器件方面得到了廣泛應(yīng)用。目前該材料的發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)仍是許多壓電陶瓷工作者關(guān)心的課題。
壓電陶瓷拾音器和揚(yáng)聲器
壓電陶瓷在電聲設(shè)備上有廣泛應(yīng)用,例如壓電陶瓷拾音器、揚(yáng)聲器。送受話器等都是
利用壓電陶瓷的換能性質(zhì)(機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑蚍催^來)來研制的。
電聲設(shè)備要求機(jī)械阻抗低,能與音源或振動(dòng)源相正配,雙膜片型壓電振子能符合這些
要求。它是由兩片長度伸縮的壓電陶瓷片粘合而成,當(dāng)一片伸長時(shí),另一片縮短,整體
做彎曲運(yùn)動(dòng)。
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