压电材料

压电材料

一、

压电效应与逆压电效应

来源：世界化工网（ http://www.myworldchem.com）

当压电材料收到机械应力时，会引起电极化，其极化值与机械应力成正比，其符号则取决于应力的方向，这种现象称为正压电效用应；反过来，材料在电场作用下，产生一个在数量上与电场强度成正比的应变，这种现象称为逆压电效应。逆压电效应中由电场引起应变的方向由凯迪(Cady)法则确定；无论应变与极化强度是由机械力引起的(正效应)还是由外加电场引起的(逆效应)，与给出应变相应的极化强度方向总是一样的。 二、

压电效应

具有压电效应的物质称为压电材料。例如，对合晶胞的高分子膜施加压力，或者声波使之发生振动，就会有压电产生，在短路状态下导致产生电流，如外加一个高变电场．此膜就会振动而发出声波。利用压电材料可以实现机械能与电能的相互转换。因此．压电材料又叫压电转换功能材料。

压电材料主要分为两大类：一类是用人工培育的方法生长出来的许多压电单晶体，如水晶、铌酸理、锗酸理、镓酸锂、锗酸铋等，其中水晶是最早使用的晶体压电材料。此外，还有水溶性压电晶体，如酒石酸钾钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、砷酸二氢钾、砷酸二氢按等。它们的共同特点是易于受潮、机械强度低、电阻也较低，但是压电灵敏度较高。另一类是人工方法研制成的具有压电性能的陶瓷材料，也称压电陶瓷。此类品种很多．研究相应

用得比较多的是由ABO2型化合物制成的陶瓷．主要有钛酸钡、锆钛酸铅、铌锯酸盐三大系列。使用时根据不同的要求选择不同的配方，经混料、成型、烧结等几道工序，得到样品，再经适当加工，极化后，成为压电陶瓷；最后装上电极，配上电子线路，制成压电传感器成品。

目前，国内外压电传感器中应用最普遍的是各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体，铌酸锂，锗酸铋等晶体也被用于某些特殊压电传感器中。压电陶瓷材料与晶体压电材料比较，加工容易，价格便宜，便于大批生产。在组成上有单成分系，如BaTiO3，PbTiO3，KNbO3；二成分系，如PbTiO3-PbZrO3;三，四成分系，如

三、

压电材料的应用

压电材料自从PbTiO3-PbZrO3（PZT）陶瓷压电体发现以来，发展极为迅速，应用越来越广。目前已遍及工业、农业、国防和科学技术各个领域。

近年来，压电半导体用于微波技术，可作为制造换能器的材料，其研究发展速度很快。制作压电半导体的主要候选材料有CdS，CdSe，ZnO，ZnS，ZnTe，CdTe等Ⅱ~Ⅳ族化合物和CaAs’CaSb，InAs，InSb，AlN等Ⅲ~Ⅴ族化合物。表6—3列出了压电材料的部分应用领域。