压电陶瓷原理性能及应用.pptVIP

专业认知实践 压电陶瓷的原理：压电效应 压电效应是指： 由应力诱导出极化(或电场)的现象称为正压电效应，如图1 在外力不太大的情况下，其电荷密度与外力成正比，遵循公式: δ=dT （其中δ为面电荷密度,d为压电常数,T为伸缩应力。） 由电场诱导出应力(或应变)的现象称为负压电效应，如图2 当电场不是很强时形变与外电场呈线性关系,遵循公式: x→=dtEs→ （其中dt为压电应变常数,Es→为外加电场,x→为应变。） 两者统称为压电效应。 压电陶瓷的发展历史: 1880年，居里兄弟首先发现电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史。 1881年，居里兄弟实验验证了逆压电效应，给出石英相同的正逆压电常数。 1894年，Voigt指出，仅无对称中心的二十种点群的晶体才有可能具有压电效应，石英是压电晶体的一种代表，它被取得应用。 第一次世界大战，居里的继承人郎之万，最先利用石英的压电效应，制成了水下超声探测器，用于探测潜水艇，从而揭开了压电应用史篇章。 第二次世界大战中发现了BaTiO3陶瓷，压电材料及其应用取得划时代的进展。 1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛酸钡铁电陶瓷（以钛酸钡及其固溶体为主晶相的陶瓷。）上施加直流高压电场，使其自发极化沿电场方向择优取向，除去电场后仍能保持一定的剩余极化，使它具有压电效应，从此诞生了压电陶瓷。 1947年，美国Roberts在BaTiO3陶瓷上，施加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的电压性，随后，日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电器件的应用研究，这种研究一直进行到50年代中期。 1955年，美国B.Jaffe等人发现了比BaTiO3压电性更优越的PZT压电陶瓷，促使压电器件的应用研究又大大地向前推进了一大步。 1970年Haertling G H在1970年用球磨和热压烧结工艺制备了透明的光电陶瓷PLZT。 制造工艺 ： 工艺流程图如下： 配料→混合磨细→预烧→二次磨细→造粒→成型→排塑→烧结成瓷→外形加工→被电极→高压极化→老化测试。 压电材料应用： 3、压电打火机 5、声呐 在海战中，最难对付的是潜艇，它能长期在海下潜航，神不知鬼不觉地偷袭港口、舰艇，使敌方大伤脑筋。如何寻找敌潜艇？靠眼睛不行，用雷达也不行，因为电磁波在海水里会急剧衰减，不能有效地传递信号，探测潜艇靠的是声纳--水下耳朵。 压电陶瓷就是制造声纳的材料，它发出超声波，遇到潜艇便反射回来，被接收后经过处理，就可测出敌潜艇的方位、距离等。 国内压电陶瓷效率器件竞争现状分析： 发展有利因素： 1、相关产品应用范围极为广泛 随着信息产业的飞速发展，压电陶瓷频率器件（滤波器、谐振器、陷波器、鉴频器等）已在音视频、通讯、电脑周边等领域大量应用。 2、压电陶瓷行业生产所需的主要金属元素钛、铅、锆等全球储量均比较丰富，其主要原材料氧化铅、氧化锆、氧化钛来源广泛且价格低廉，非常有利于该行业的长远发展及降低成本。与世界平均水平相比，我国压电陶瓷原材料的储量极为丰富，这对我国压电陶瓷行业的发展是极为有利的。 不利发展因素： 1、受应用频率所限很难向高频领域发展 2、需要解决压电陶瓷产品的铅污染问题 3、不属国家重点支持的新型电子元器件发展范畴 国内压电陶瓷行业与国外的差距主要表现在以下方面： ⑴ 产量低、品种少； ⑵ 压电陶瓷材料品种少、性能未系列化； ⑶ 压电陶瓷材料研制、生产水平落后于国外先进水平； ⑷ 压电陶瓷频率器件生产线合格率低； ⑸ 片式频率器件刚刚起步，其规模、技术水平、质量等与世界先 进水平均有很大差距。 Page ? * 无机非金属材料工程1201班 小组成员： 李 中（学号：1211060123） 杨 成（学号：1211060122） 陈泽豪（学号：1211060107） 压电陶瓷的原理、性能及应用 指导老师：刘向春 压电陶瓷是一种具有压电性能的多晶体,是信息功能陶瓷的重要组成部分。其具有机电耦合系数高、价格便宜、易于批量生产等优点,已被广泛应用于社会生产的各个领域,尤其是在超声领域及电子科学技术领域中,压电陶瓷材料已逐渐处于绝对的优势支配地位,如医学及工业超声检测、水声探测、压电换能器、超声马达、显示器件、电控多色滤波器等。 总述： 压电陶瓷在现代功能陶瓷中占有非常重要的地位,具有广泛的用途。