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壓電材料分類

2020-07-27 11:32:25

介電溫譜測試


無機壓電材料

分為壓電晶體和壓電陶瓷,壓電晶體一般是指壓電單晶體;壓電陶瓷則泛指壓電多晶體。壓電陶瓷是指用必要成份的原料進行混合、成型、高溫燒結,由粉粒之間的固相反應和燒結過程而獲得的微細晶粒無規則集合而成的多晶體。具有壓電性的陶瓷稱壓電陶瓷,實際上也是鐵電陶瓷。在這種陶瓷的晶粒之中存在鐵電疇,鐵電疇由自發極化方向反向平行的180 疇和自發極化方向互相垂直的90疇組成,這些電疇在人工極化(施加強直流電場)條件下,自發極化依外電場方向充分排列並在撤消外電場後保持剩餘極化強度,因此具有宏觀壓電性。如:鈦酸鋇BT、鋯鈦酸鉛PZT、改性鋯鈦酸鉛、偏铌酸鉛、铌酸鉛鋇鋰PBLN、改性鈦酸鉛PT等。這類材料的研製成功,促進了聲換能器,壓電傳感器的各種壓電器件性能的改善和提高。

壓電晶體一般指壓電單晶體,是指按晶體空間點陣長程有序生長而成的晶體。這種晶體結構無對稱中心,因此具有壓電性。如水晶(石英晶體)、镓酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體管铌酸鋰、鉭酸鋰等。

相比較而言,壓電陶瓷壓電性強、介電常數高、可以加工成任意形狀,但機械品質因子較低、電損耗較大、穩定性差,因而適合於大功率換能器和寬帶濾波器等應用,但對高頻、高穩定應用不理想。石英等壓電單晶壓電性弱,介電常數很低,受切型限製存在尺寸局限,但穩定性很高,機械品質因子高,多用來作標準頻率控製的振子、高選擇性(多屬高頻狹帶通)的濾波器以及高頻、高溫超聲換能器等。由於铌鎂酸鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3單晶體(Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000)性能特異,國內外上都開始這種材料的研究,但由於其居裏點太低,離使用化尚有一段距離。

有機壓電材料

又稱壓電聚合物,如聚偏氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它為代表的其他有機壓電(薄膜)材料。這類材料及其材質柔韌,低密度,低阻抗和高壓電電壓常數(g)等優點為世人矚目,且發展十分迅速,水聲超聲測量,壓力傳感,引燃引爆等方麵獲得應用。不足之處是壓電應變常數(d)偏低,使之作為有源發射換能器受到很大的限製。

第三類是複合壓電材料,這類材料是在有機聚合物基底材料中嵌入片狀、棒狀、杆狀、或粉末狀壓電材料構成的。至今已在水聲、電聲、超聲、醫學等領域得到廣泛的應用。如果它製成水聲換能器,不僅具有高的靜水壓響應速率,而且耐衝擊,不易受損且可用與不同的深度。


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