ZJ-3壓電測試儀解析壓電材料的分類及壓電材料的應用

壓電材料材料分類

壓電材料無機壓電材料

分為(wei) 壓電晶體(ti) 和壓電陶瓷，壓電晶體(ti) 一般是指壓電單晶體(ti) ；壓電陶瓷則泛指壓電多晶體(ti) 。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(ti) 。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(yu) 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(chuan)

壓電材料

感器的各種壓電器件性能的改善和提高。

壓電晶體(ti) 一般指壓電單晶體(ti) ，是指按晶體(ti) 空間點陣長程有序生長而成的晶體(ti) 。這種晶體(ti) 結構無對稱中心，因此具有壓電性。如水晶（石英晶體(ti) ）、镓酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體(ti) 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(yu) 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(yu) 铌鎂酸鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3單晶體(ti) （Kp ≥90%, d33≥900×10-3C/N, ε≥20,000）性能特異，國內(nei) 外上都開始這種材料的研究，但由於(yu) 其居裏點太低，離使用化尚有一段距離。

壓電材料有機壓電材料

又稱壓電聚合物，如聚偏氟乙烯（PVDF）（薄膜）及以它為(wei) 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(you) 點為(wei) 世人矚目，且發展十分迅速，水聲超聲測量，壓力傳(chuan) 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(wei) 有源發射換能器受到很大的限製。

換能器

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(jin) 具有高的靜水壓響應速率，而且耐衝(chong) 擊，不易受損且可用與(yu) 不同的深度。

壓電材料材料應用

壓電材料的應用領域可以粗略分為(wei) 兩(liang) 大類：即振動能和超聲振動能-電能換能器應用，包括電聲換能器，水聲換能器和超聲換能器等，以及其它傳(chuan) 感器和驅動器應用。

壓電材料換能器

換能器是將機械振動轉變為(wei) 電信號或在電場驅動下產(chan) 生機械振動的器件壓電聚合物電聲器件利用了聚合物的橫向壓電效應，而換能器設計則利用了聚合物壓電雙晶片或壓電單晶片在外電場驅動下的彎曲振動，利用上述原理可生產(chan) 電聲器件如麥克風、立體(ti) 聲耳機和高頻揚聲器。對壓電聚合物電聲器件的研究主要集中在利用壓電聚合物的特點，研製運用其它現行技術難以實現的、而且具有特殊電聲功能的器件，如抗噪聲、寬帶超聲信號發射係統等。

壓電聚合物水聲換能器研究初期

超聲波傳(chuan) 感器

均瞄準軍(jun) 事應用，如用於(yu) 水下探測的大麵積傳(chuan) 感器陣列和監視係統等，隨後應用領域逐漸拓展到地球物理探測、聲波測試設備等方麵。為(wei) 滿足特定要求而開發的各種原型水聲器件，采用了不同類型和形狀的壓電聚合物材料，如薄片、薄板、疊片、圓筒和同軸線等，以充分發揮壓電聚合物高彈性、低密度、易於(yu) 製備為(wei) 大和小不同截麵的元件、而且聲阻抗與(yu) 水數量級相同等特點，zui後一個(ge) 特點使得由壓電聚合物製備的水聽器可以放置在被測聲場中，感知聲場內(nei) 的聲壓，且不致由於(yu) 其自身存在使被測聲場受到擾動。而聚合物的高彈性則可減小水聽器件內(nei) 的瞬態振蕩，從(cong) 而進一步增強壓電聚合物水聽器的性能。

壓電聚合物換能器在生物醫學傳(chuan) 感器領域，尤其是超聲成像中，獲得了zui為(wei) 成功的應用、PVDF薄膜優(you) 異的柔韌性和成型性，使其易於(yu) 應用到許多傳(chuan) 感器產(chan) 品中。