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    壓電陶瓷及其應(yīng)用

    發(fā)布人:  

    壓電陶瓷是一種具有壓電效應(yīng)的多晶體,由于它的生產(chǎn)工藝與陶瓷的生產(chǎn)工藝相似(原料粉碎、成型、高溫?zé)Y(jié))因而得名。某些各向異性的晶體,在機(jī)械力作用下,產(chǎn)生形變,使帶電粒子發(fā)生相對位移,從而在晶體表面出現(xiàn)正負(fù)束縛電荷,這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。晶體的這種性質(zhì)稱為壓電性。壓電性是J·居里和P·居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。幾個月后他們又用實驗驗證了逆壓電效應(yīng)、即給晶體施加電壓時,晶體會產(chǎn)生幾何形變。1940年以前,只知道有兩類鐵電體(在某溫度范圍內(nèi)不僅具有自發(fā)極化,而且自發(fā)極化強(qiáng)度的發(fā)向能因外場強(qiáng)作用而重新取向的晶體):一類是羅息鹽和某些關(guān)系密切的酒石酸鹽;一類是磷酸二氫鉀鹽和它的同品型物。前者在常溫下有壓電性,技術(shù)上有使用價值,但有易溶解的缺點;后者要在低溫(低于—14?C)下才有壓電性,工程使用價值不大。2迄今,壓電陶瓷的應(yīng)用,上至宇宙開發(fā),下至家庭生活極其廣泛。我國對壓電陶瓷的研究始于五十年代末期,比國外晚10年左右,目前在壓電陶瓷的試制、工業(yè)生產(chǎn)等方面都已有相當(dāng)雄厚力量,有不少材料已達(dá)到或接近國際水平。?二.?壓電陶瓷壓電性的物理機(jī)制,壓電陶瓷是一種多晶體,它的壓電性可由晶體的壓電性來解釋,晶體在機(jī)械力作用下,總的電偶極矩(極化)發(fā)生變化,從而呈現(xiàn)壓電現(xiàn)象、因此壓電性與極化,形變等有密切關(guān)系。1.?極化的微觀機(jī)理,極化狀態(tài)是電場對電介質(zhì)的荷電質(zhì)點產(chǎn)生相對位移的作用力與電荷間互相吸引力的暫時平衡統(tǒng)一的狀態(tài)。極化機(jī)理主要有三種。(1)電子位移極化——電介質(zhì)的原子或離子在電場力作用下,帶正電原子核與殼層電子的負(fù)電荷中心出現(xiàn)不重合。(2)離子位移極化——電介質(zhì)正、負(fù)離子在電場力作用下發(fā)生相對位移,從而產(chǎn)生電偶極矩。(3)取向極化——組成電介質(zhì)的有極分子,有一定的本征(固有)電矩,由于熱運動,取向無序,總電矩為零,當(dāng)外加電場時,電偶極矩沿電場方向排列,出現(xiàn)宏觀電偶極矩。

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