正、逆壓電效應(yīng)的研究應(yīng)用

1、組員：（測(cè)控組員：（測(cè)控1301 ）正、逆壓電介紹正、逆壓電介紹正、逆壓電應(yīng)用剖析正、逆壓電應(yīng)用剖析正、逆壓電現(xiàn)狀概正、逆壓電現(xiàn)狀概述述在各領(lǐng)域應(yīng)用在各領(lǐng)域應(yīng)用 壓電現(xiàn)象是100多年前居里兄弟研究石英時(shí)發(fā)現(xiàn)的。那么,什么是壓電效應(yīng)呢？ 當(dāng)你在點(diǎn)燃煤氣灶或熱水器時(shí),就有一種壓電陶瓷已悄悄地為你服務(wù)了一次。生產(chǎn)廠家在這類(lèi)壓電點(diǎn)火裝置內(nèi),藏著一塊壓電陶瓷,當(dāng)用戶(hù)按下點(diǎn)火裝置的彈簧時(shí),傳動(dòng)裝置就把壓力施加在壓電陶瓷上,使它產(chǎn)生很高的電壓,進(jìn)而將電能引向燃?xì)獾某隹诜烹?于是,燃?xì)饩捅浑娀鸹c(diǎn)燃了。壓電陶瓷的這種功能就叫做壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng) 正壓電效應(yīng)：某些物質(zhì)在沿一定方向受到力的作用發(fā)現(xiàn)改變時(shí)，其表面會(huì)

2、產(chǎn)生電荷；若將外力去掉時(shí)，它們又重新回到不帶電狀態(tài)，這種效應(yīng)叫正壓電效應(yīng)。 逆壓電效應(yīng)：在壓電材料的兩個(gè)電極面上，如果加以交流電壓，那么壓電片能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，即壓電片在電極方向上有伸縮現(xiàn)象，壓電材料的這種現(xiàn)象叫“電致伸縮效應(yīng)”,也叫“逆壓電效應(yīng)”。 壓電效應(yīng)的原理是,如果對(duì)壓電材料施加壓力,它便會(huì)產(chǎn)生電位差（稱(chēng)之為正壓電效應(yīng)）,反之施加電壓,則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)）。如果壓力是一種高頻震動(dòng),則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號(hào)加在壓電陶瓷上時(shí),則產(chǎn)生高頻聲信號(hào)（機(jī)械震動(dòng)）,這就是我們平常所說(shuō)的超聲波信號(hào)。也就是說(shuō),壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能,這種相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系確實(shí)非

3、常有意思。 壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場(chǎng),也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機(jī)械變形,這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如,壓電材料已被用來(lái)制作智能結(jié)構(gòu),此類(lèi)結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能,在未來(lái)的飛行器設(shè)計(jì)中占有重要的地位 壓電材料的應(yīng)用領(lǐng)域可以粗略分為兩大類(lèi)：【1】振動(dòng)能和超聲振動(dòng)能-電能換能器應(yīng)用,包括電聲換能器,水聲換能器和超聲換能器等【2】其它傳感器和驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用 生活工業(yè)其他壓電驅(qū)動(dòng)器換能器機(jī)器人接近視覺(jué)傳感器具體來(lái)說(shuō)就是：1 1、換能器、換能器壓電換能器是指利用壓電材料壓電換能器是指利用壓電材料的正逆壓電效應(yīng)制成的換能器，的正逆壓

4、電效應(yīng)制成的換能器，換能器顧名思義就是指可以進(jìn)換能器顧名思義就是指可以進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的器件。通常我們行能量轉(zhuǎn)換的器件。通常我們所說(shuō)的為電聲換能器，能夠發(fā)所說(shuō)的為電聲換能器，能夠發(fā)射聲波的換能器叫發(fā)射器；用射聲波的換能器叫發(fā)射器；用來(lái)接收聲波的換能器叫接收器。來(lái)接收聲波的換能器叫接收器。例如壓電蜂鳴器就屬于電例如壓電蜂鳴器就屬于電- -聲換聲換能器，通?？梢杂米鲌?bào)警器等。能器，通?？梢杂米鲌?bào)警器等。 壓電蜂鳴器壓電聚合物電聲器件利用了聚合壓電聚合物電聲器件利用了聚合物的橫向壓電效應(yīng)物的橫向壓電效應(yīng), ,而換能器設(shè)計(jì)而換能器設(shè)計(jì)則利用了聚合物壓電雙晶片或壓則利用了聚合物壓電雙晶片或壓電單晶片在外電場(chǎng)

5、驅(qū)動(dòng)下的彎曲電單晶片在外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的彎曲振動(dòng)振動(dòng), ,利用上述原理可生產(chǎn)電聲器利用上述原理可生產(chǎn)電聲器件如麥克風(fēng)、立體聲耳機(jī)和高頻件如麥克風(fēng)、立體聲耳機(jī)和高頻揚(yáng)聲器。目前對(duì)壓電聚合物電聲揚(yáng)聲器。目前對(duì)壓電聚合物電聲器件的研究主要集中在利用壓電器件的研究主要集中在利用壓電聚合物的特點(diǎn)聚合物的特點(diǎn), ,研制運(yùn)用其它現(xiàn)行研制運(yùn)用其它現(xiàn)行技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的、而且具有特殊技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的、而且具有特殊電聲功能的器件電聲功能的器件, ,如抗噪聲電話(huà)、如抗噪聲電話(huà)、寬帶超聲信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)等。寬帶超聲信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)等。 R2R1R2單晶片換能表面示意圖其他應(yīng)用其他應(yīng)用 壓電聚合物水聲換能器研究初期均瞄準(zhǔn)軍事應(yīng)用壓電聚合

6、物水聲換能器研究初期均瞄準(zhǔn)軍事應(yīng)用, ,如用于水如用于水下探測(cè)的大面積傳感器陣列和監(jiān)視系統(tǒng)等下探測(cè)的大面積傳感器陣列和監(jiān)視系統(tǒng)等, ,隨后應(yīng)用領(lǐng)域逐隨后應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓展到地球物理探測(cè)、聲波測(cè)試設(shè)備等方面。為滿(mǎn)足特定漸拓展到地球物理探測(cè)、聲波測(cè)試設(shè)備等方面。為滿(mǎn)足特定要求而開(kāi)發(fā)的各種原型水聲器件要求而開(kāi)發(fā)的各種原型水聲器件, ,采用了不同類(lèi)型和形狀的采用了不同類(lèi)型和形狀的壓電聚合物材料壓電聚合物材料, ,如薄片、薄板、疊片、圓筒和同軸線(xiàn)等如薄片、薄板、疊片、圓筒和同軸線(xiàn)等, ,以以充分發(fā)揮壓電聚合物高彈性、低密度、易于制備為大和小不充分發(fā)揮壓電聚合物高彈性、低密度、易于制備為大和小不同截面的元件

7、、而且聲阻抗與水?dāng)?shù)量級(jí)相同等特點(diǎn)同截面的元件、而且聲阻抗與水?dāng)?shù)量級(jí)相同等特點(diǎn), ,最后一最后一個(gè)特點(diǎn)使得由壓電聚合物制備的水聽(tīng)器可以放置在被測(cè)聲場(chǎng)個(gè)特點(diǎn)使得由壓電聚合物制備的水聽(tīng)器可以放置在被測(cè)聲場(chǎng)中中, ,感知聲場(chǎng)內(nèi)的聲壓感知聲場(chǎng)內(nèi)的聲壓, ,且不致由于其自身存在使被測(cè)聲場(chǎng)受且不致由于其自身存在使被測(cè)聲場(chǎng)受到擾動(dòng)。而聚合物的高彈性則可減小水聽(tīng)器件內(nèi)的瞬態(tài)振蕩到擾動(dòng)。而聚合物的高彈性則可減小水聽(tīng)器件內(nèi)的瞬態(tài)振蕩, ,從而進(jìn)一步增強(qiáng)壓電聚合物水聽(tīng)器的性能。從而進(jìn)一步增強(qiáng)壓電聚合物水聽(tīng)器的性能。壓電聚合物換能器在生物醫(yī)學(xué)傳感器領(lǐng)域壓電聚合物換能器在生物醫(yī)學(xué)傳感器領(lǐng)域, ,尤其是超聲成像尤其是超聲成

8、像中中, ,獲得了最為成功的應(yīng)用、獲得了最為成功的應(yīng)用、PVDFPVDF薄膜優(yōu)異的柔韌性和成型薄膜優(yōu)異的柔韌性和成型性性, ,使其易于應(yīng)用到許多傳感器產(chǎn)品中。使其易于應(yīng)用到許多傳感器產(chǎn)品中。 2、壓電驅(qū)動(dòng)器壓電驅(qū)動(dòng)器利用逆壓電效應(yīng)壓電驅(qū)動(dòng)器利用逆壓電效應(yīng),將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng),聚合物驅(qū)動(dòng)器主要以聚合物雙晶片作為基聚合物驅(qū)動(dòng)器主要以聚合物雙晶片作為基礎(chǔ)礎(chǔ),包括利用橫向效應(yīng)和縱向效應(yīng)兩種方式包括利用橫向效應(yīng)和縱向效應(yīng)兩種方式,基于聚合基于聚合物雙晶片開(kāi)展的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用研究包括顯示器件控制、物雙晶片開(kāi)展的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用研究包括顯示器件控制、微位移產(chǎn)生系統(tǒng)等。要使這些創(chuàng)造

9、性設(shè)想獲得實(shí)際微位移產(chǎn)生系統(tǒng)等。要使這些創(chuàng)造性設(shè)想獲得實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用,還需要進(jìn)行大量研究。電子束輻照還需要進(jìn)行大量研究。電子束輻照P（VDF-TrFE）共聚合物使該材料具備了產(chǎn)生大伸縮應(yīng)變的能力共聚合物使該材料具備了產(chǎn)生大伸縮應(yīng)變的能力,從從而為研制新型聚合物驅(qū)動(dòng)器創(chuàng)造了有利條件。在潛而為研制新型聚合物驅(qū)動(dòng)器創(chuàng)造了有利條件。在潛在國(guó)防應(yīng)用前景的推動(dòng)下在國(guó)防應(yīng)用前景的推動(dòng)下,利用輻照改性共聚物制備利用輻照改性共聚物制備全高分子材料水聲發(fā)射裝置的研究全高分子材料水聲發(fā)射裝置的研究,在美國(guó)軍方的大在美國(guó)軍方的大力支持下正在系統(tǒng)地進(jìn)行之中。除此之外力支持下正在系統(tǒng)地進(jìn)行之中。除此之外,利用輻照利用輻照改

10、性共聚物的優(yōu)異特性改性共聚物的優(yōu)異特性,研究開(kāi)發(fā)其在醫(yī)學(xué)超聲、減研究開(kāi)發(fā)其在醫(yī)學(xué)超聲、減振降噪等領(lǐng)域應(yīng)用振降噪等領(lǐng)域應(yīng)用,還需要進(jìn)行大量的探索。還需要進(jìn)行大量的探索。 原理應(yīng)用原理應(yīng)用3、傳感器上的應(yīng)用 壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感壓電式壓力傳感器是利用壓電材料器是利用壓電材料所具有的壓電效應(yīng)所具有的壓電效應(yīng)所制成的。壓電式所制成的。壓電式壓力傳感器的基本壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)如右圖所示。結(jié)構(gòu)如右圖所示。由于壓電材料的電由于壓電材料的電荷量是一定的荷量是一定的, ,所所以在連接時(shí)要特別以在連接時(shí)要特別注意注意, ,避免漏電。避免漏電。 特點(diǎn) 壓電式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是具有自生信號(hào),輸出信號(hào)大,

11、較高的頻率響應(yīng),體積小,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。其缺點(diǎn)是只能用于動(dòng)能測(cè)量。需要特殊電纜,在受到突然振動(dòng)或過(guò)大壓力時(shí),自我恢復(fù)較慢。壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器 壓電元件一般由兩塊壓電晶片組成。在壓電元件一般由兩塊壓電晶片組成。在壓電晶片的兩個(gè)表面上鍍有電極壓電晶片的兩個(gè)表面上鍍有電極,并引出并引出引線(xiàn)。在壓電晶片上放置一個(gè)質(zhì)量塊引線(xiàn)。在壓電晶片上放置一個(gè)質(zhì)量塊,質(zhì)質(zhì)量塊一般采用比較大的金屬鎢或高比重量塊一般采用比較大的金屬鎢或高比重的合金制成。然后用一硬彈簧或螺栓的合金制成。然后用一硬彈簧或螺栓,螺螺帽對(duì)質(zhì)量塊預(yù)加載荷帽對(duì)質(zhì)量塊預(yù)加載荷,整個(gè)組件裝在一個(gè)整個(gè)組件裝在一個(gè)原基座的金屬殼體中。為了隔離試

12、件的原基座的金屬殼體中。為了隔離試件的任何應(yīng)變傳送到壓電元件上去任何應(yīng)變傳送到壓電元件上去,避免產(chǎn)生避免產(chǎn)生假信號(hào)輸出假信號(hào)輸出,所以一般要加厚基座或選用所以一般要加厚基座或選用由剛度較大的材料來(lái)制造由剛度較大的材料來(lái)制造,殼體和基座的殼體和基座的重量差不多占傳感器重量的一半。重量差不多占傳感器重量的一半。 測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí),將傳感器基座與試件剛性地固定在一起。當(dāng)傳感器受振動(dòng)力作用時(shí)將傳感器基座與試件剛性地固定在一起。當(dāng)傳感器受振動(dòng)力作用時(shí),由于基座和由于基座和質(zhì)量塊的剛度相當(dāng)大質(zhì)量塊的剛度相當(dāng)大,而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對(duì)較小而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對(duì)較小,可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性很小。因此質(zhì)量可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性

13、很小。因此質(zhì)量塊經(jīng)受到與基座相同的運(yùn)動(dòng)塊經(jīng)受到與基座相同的運(yùn)動(dòng),并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣,質(zhì)量塊就質(zhì)量塊就有一正比于加速度的應(yīng)變力作用在壓電晶片上。由于壓電晶片具有壓電效應(yīng)有一正比于加速度的應(yīng)變力作用在壓電晶片上。由于壓電晶片具有壓電效應(yīng),因此在它因此在它的兩個(gè)表面上就產(chǎn)生交變電荷（電壓）的兩個(gè)表面上就產(chǎn)生交變電荷（電壓）,當(dāng)加速度頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時(shí)當(dāng)加速度頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時(shí),傳感傳感器給輸出電壓與作用力成正比器給輸出電壓與作用力成正比,亦即與試件的加速度成正比亦即與試件的加速度成正比,輸出電量由傳感器輸出端引輸出

14、電量由傳感器輸出端引出出,輸入到前置放大器后就可以用普通的測(cè)量?jī)x器測(cè)試出試件的加速度輸入到前置放大器后就可以用普通的測(cè)量?jī)x器測(cè)試出試件的加速度;如果在放大器中如果在放大器中加進(jìn)適當(dāng)?shù)姆e分電路加進(jìn)適當(dāng)?shù)姆e分電路,就可以測(cè)試試件的振動(dòng)速度或位移。就可以測(cè)試試件的振動(dòng)速度或位移。 4 4、在機(jī)器人接近覺(jué)中的應(yīng)用（超聲波傳感器）、在機(jī)器人接近覺(jué)中的應(yīng)用（超聲波傳感器）機(jī)器人安裝接近覺(jué)傳感機(jī)器人安裝接近覺(jué)傳感器主要目的有以下三個(gè)：器主要目的有以下三個(gè)：其一其一,在接觸對(duì)象物體之在接觸對(duì)象物體之前前,獲得必要的信息獲得必要的信息,為下為下一步運(yùn)動(dòng)做好準(zhǔn)備工作一步運(yùn)動(dòng)做好準(zhǔn)備工作;其二其二,探測(cè)機(jī)器人手和足

15、探測(cè)機(jī)器人手和足的運(yùn)動(dòng)空間中有無(wú)障礙的運(yùn)動(dòng)空間中有無(wú)障礙物。如發(fā)現(xiàn)有障礙物。如發(fā)現(xiàn)有障礙,則及則及時(shí)采取一定措施時(shí)采取一定措施,避免發(fā)避免發(fā)生碰撞生碰撞;其三其三,為獲取對(duì)象為獲取對(duì)象物體表面形狀的大致信物體表面形狀的大致信息。息。 超聲波傳感器-解魔方機(jī)器人超聲波是人耳聽(tīng)見(jiàn)的一種機(jī)械波超聲波是人耳聽(tīng)見(jiàn)的一種機(jī)械波,頻率在頻率在20KHZ以上。人耳能聽(tīng)到的聲音以上。人耳能聽(tīng)到的聲音,振動(dòng)頻率范圍只是振動(dòng)頻率范圍只是20HZ20000HZ。超聲波因其波長(zhǎng)較短、繞射小。超聲波因其波長(zhǎng)較短、繞射小,而能而能成為聲波射線(xiàn)并定向傳播成為聲波射線(xiàn)并定向傳播,機(jī)器人采用超聲傳感器的目的是用來(lái)探測(cè)周?chē)鷻C(jī)器人采

16、用超聲傳感器的目的是用來(lái)探測(cè)周?chē)矬w的存在與測(cè)量物體的距離。一般用來(lái)探測(cè)周?chē)h(huán)境中較大的物體物體的存在與測(cè)量物體的距離。一般用來(lái)探測(cè)周?chē)h(huán)境中較大的物體,不不能測(cè)量距離小于能測(cè)量距離小于30mm的物體。的物體。超聲傳感器包括超聲發(fā)射器、超聲接受器、定時(shí)電路和控制電路四個(gè)主要部分。它的工作原理大致是這樣的：首先由超聲發(fā)射器向被測(cè)物體方向發(fā)射脈沖式的超聲波。發(fā)射器發(fā)出一連串超聲波后即自行關(guān)閉,停止發(fā)射。同時(shí)超聲接受器開(kāi)始檢測(cè)回聲信號(hào),定時(shí)電路也開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)超聲波遇到物體后,就被反射回來(lái)。等到超聲接受器收到回聲信號(hào)后,定時(shí)電路停止計(jì)時(shí)。此時(shí)定時(shí)電路所記錄的時(shí)間,是從發(fā)射超聲波開(kāi)始到收到回聲波信號(hào)的傳

17、播時(shí)間。利用傳播時(shí)間值,可以換算出被測(cè)物體到超聲傳感器之間的距離。這個(gè)換算的公式很簡(jiǎn)單,即聲波傳播時(shí)間的一半與聲波在介質(zhì)中傳播速度的乘積。超聲傳感器整個(gè)工作過(guò)程都是在控制電路控制下順序進(jìn)行的。超聲波傳感器超聲波傳感器HC SR04傳感器的接收端傳感器的工作原理圖傳感器的接收端傳感器的工作原理圖3.發(fā)展發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)狀細(xì)晶粒壓電陶瓷壓電陶瓷-高聚物復(fù)合材料 壓電性特異的多元單晶壓電體 PbTiO3系壓電材料1、 細(xì)晶粒壓電陶瓷細(xì)晶粒壓電陶瓷 以往的壓電陶瓷是由幾微米至幾十微米的多疇晶粒組成的多晶材料以往的壓電陶瓷是由幾微米至幾十微米的多疇晶粒組成的多晶材料,尺寸已不能滿(mǎn)足需要了。減小粒徑至亞微米級(jí)尺

18、寸已不能滿(mǎn)足需要了。減小粒徑至亞微米級(jí),可以改進(jìn)材料的加工可以改進(jìn)材料的加工性性,可將基片做地更薄可將基片做地更薄,可提高陣列頻率可提高陣列頻率,降低換能器陣列的損耗降低換能器陣列的損耗,提高器提高器件的機(jī)械強(qiáng)度件的機(jī)械強(qiáng)度,減小多層器件每層的厚度減小多層器件每層的厚度,從而降低驅(qū)動(dòng)電壓從而降低驅(qū)動(dòng)電壓,這對(duì)提高這對(duì)提高疊層變壓器、制動(dòng)器都是有益的。減小粒徑有上述如此多的好處疊層變壓器、制動(dòng)器都是有益的。減小粒徑有上述如此多的好處,但但同時(shí)也帶來(lái)了降低壓電效應(yīng)的影響。為了克服這種影響同時(shí)也帶來(lái)了降低壓電效應(yīng)的影響。為了克服這種影響,人們更改了人們更改了傳統(tǒng)的摻雜工藝傳統(tǒng)的摻雜工藝,使細(xì)晶粒壓電

19、陶瓷壓電效應(yīng)增加到與粗晶粒壓電陶使細(xì)晶粒壓電陶瓷壓電效應(yīng)增加到與粗晶粒壓電陶瓷相當(dāng)?shù)乃健，F(xiàn)在制作細(xì)晶粒材料的成本已可與普通陶瓷競(jìng)爭(zhēng)了。瓷相當(dāng)?shù)乃健，F(xiàn)在制作細(xì)晶粒材料的成本已可與普通陶瓷競(jìng)爭(zhēng)了。近年來(lái)近年來(lái),人們用細(xì)晶粒壓電陶瓷進(jìn)行了切割研磨研究人們用細(xì)晶粒壓電陶瓷進(jìn)行了切割研磨研究,并制作出了一些并制作出了一些高頻換能器、微制動(dòng)器及薄型蜂鳴器（瓷片高頻換能器、微制動(dòng)器及薄型蜂鳴器（瓷片20-30um厚）厚）,證明了細(xì)晶證明了細(xì)晶粒壓電陶瓷的優(yōu)越性。隨著納米技術(shù)的發(fā)展粒壓電陶瓷的優(yōu)越性。隨著納米技術(shù)的發(fā)展,細(xì)晶粒壓電陶瓷材料研細(xì)晶粒壓電陶瓷材料研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍是近期的熱點(diǎn)。究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍是近

20、期的熱點(diǎn)。研究領(lǐng)域的先進(jìn)材料有下列幾種：研究領(lǐng)域的先進(jìn)材料有下列幾種：2、PbTiO3系壓電材料系壓電材料 PbTiO3系壓電陶瓷具最適合制作高頻高溫壓電陶瓷元件。雖然存在系壓電陶瓷具最適合制作高頻高溫壓電陶瓷元件。雖然存在PbTiO3陶瓷燒成難、極化難、制作大尺寸產(chǎn)品難的問(wèn)題陶瓷燒成難、極化難、制作大尺寸產(chǎn)品難的問(wèn)題,人們還是在人們還是在改性方面作了大量工作改性方面作了大量工作,改善其燒結(jié)性。抑制晶粒長(zhǎng)大改善其燒結(jié)性。抑制晶粒長(zhǎng)大,從而得到各個(gè)從而得到各個(gè)晶粒細(xì)小、各向異性的改性晶粒細(xì)小、各向異性的改性PbTiO3材料。近幾年材料。近幾年,改良改良PbTiO3材料報(bào)材料報(bào)道較多道較多,在金屬

21、探傷、高頻器件方面得到了廣泛應(yīng)用。目前該材料的在金屬探傷、高頻器件方面得到了廣泛應(yīng)用。目前該材料的發(fā)展和應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍是許多壓電陶瓷工作者關(guān)心的課題。發(fā)展和應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍是許多壓電陶瓷工作者關(guān)心的課題。 3、壓電陶瓷、壓電陶瓷-高聚物復(fù)合材料高聚物復(fù)合材料 無(wú)機(jī)壓電陶瓷和有機(jī)高分子樹(shù)脂構(gòu)成的壓電復(fù)合材料無(wú)機(jī)壓電陶瓷和有機(jī)高分子樹(shù)脂構(gòu)成的壓電復(fù)合材料,兼?zhèn)錈o(wú)機(jī)和有兼?zhèn)錈o(wú)機(jī)和有機(jī)壓電材料的性能機(jī)壓電材料的性能,并能產(chǎn)生兩相都沒(méi)有的特性。因此并能產(chǎn)生兩相都沒(méi)有的特性。因此,可以根據(jù)需要可以根據(jù)需要,綜合二相材料的優(yōu)點(diǎn)綜合二相材料的優(yōu)點(diǎn),制作良好性能的換能器和傳感器。它的接收靈制作良好性能的換能器和傳感器。它

22、的接收靈敏度很高敏度很高,比普通壓電陶瓷更適合于水聲換能器。在其它超聲波換能比普通壓電陶瓷更適合于水聲換能器。在其它超聲波換能器和傳感器方面器和傳感器方面,壓電復(fù)合材料也有較大優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)這個(gè)領(lǐng)域壓電復(fù)合材料也有較大優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)這個(gè)領(lǐng)域也頗感興趣也頗感興趣,做了大量的工藝研究做了大量的工藝研究,并在復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能方面做并在復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能方面做了一些有益的基礎(chǔ)研究工作了一些有益的基礎(chǔ)研究工作,目前正致力于壓電復(fù)合材料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。目前正致力于壓電復(fù)合材料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 4、壓電性特異的多元單晶壓電體、壓電性特異的多元單晶壓電體 傳統(tǒng)的壓電陶瓷較其它類(lèi)型的壓電材料壓電效應(yīng)要強(qiáng)傳統(tǒng)的

23、壓電陶瓷較其它類(lèi)型的壓電材料壓電效應(yīng)要強(qiáng),從而得到了廣從而得到了廣泛應(yīng)用。但作為大應(yīng)邊泛應(yīng)用。但作為大應(yīng)邊,高能換能材料高能換能材料,傳統(tǒng)壓電陶瓷的壓電效應(yīng)仍不傳統(tǒng)壓電陶瓷的壓電效應(yīng)仍不能滿(mǎn)足要求。于是近幾年來(lái)能滿(mǎn)足要求。于是近幾年來(lái),人們?yōu)榱搜芯砍鼍哂懈鼉?yōu)異壓電性的新人們?yōu)榱搜芯砍鼍哂懈鼉?yōu)異壓電性的新壓電材料壓電材料,做了大量工作做了大量工作,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并研制出了現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3單單晶（晶（A=Zn2+,Mg2+）。這類(lèi)單晶的）。這類(lèi)單晶的d33最高可達(dá)最高可達(dá)2600pc/N(壓電陶瓷壓電陶瓷d33最大為最大為850pc/N),k33可高達(dá)可高達(dá)0.95

24、（壓電陶瓷（壓電陶瓷K33最高達(dá)最高達(dá)0.8）,其應(yīng)變其應(yīng)變1.7%,幾乎比壓電陶瓷應(yīng)變高一個(gè)數(shù)量級(jí)。儲(chǔ)能密度高達(dá)幾乎比壓電陶瓷應(yīng)變高一個(gè)數(shù)量級(jí)。儲(chǔ)能密度高達(dá)130J/kg,而而壓電陶瓷儲(chǔ)能密度在壓電陶瓷儲(chǔ)能密度在10J/kg以?xún)?nèi)。鐵電壓電學(xué)者們稱(chēng)這類(lèi)材料的出現(xiàn)以?xún)?nèi)。鐵電壓電學(xué)者們稱(chēng)這類(lèi)材料的出現(xiàn)是壓電材料發(fā)展的又一次飛躍?，F(xiàn)在美國(guó)、日本、俄羅斯和中國(guó)已開(kāi)是壓電材料發(fā)展的又一次飛躍。現(xiàn)在美國(guó)、日本、俄羅斯和中國(guó)已開(kāi)始進(jìn)行這類(lèi)材料的生產(chǎn)工藝研究始進(jìn)行這類(lèi)材料的生產(chǎn)工藝研究,它的批量生產(chǎn)的成功必將帶來(lái)壓電它的批量生產(chǎn)的成功必將帶來(lái)壓電材料應(yīng)用的飛速發(fā)展。材料應(yīng)用的飛速發(fā)展。軍事 交通醫(yī)療電子信息通

25、訊具體地在以下幾個(gè)功能方面，有著廣泛地應(yīng)用：在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用軍事醫(yī)療光電信息交通舉幾個(gè)栗子：將生物陶瓷與無(wú)鉛壓電陶瓷復(fù)合成生物壓將生物陶瓷與無(wú)鉛壓電陶瓷復(fù)合成生物壓電陶瓷來(lái)實(shí)現(xiàn)生物仿生電陶瓷來(lái)實(shí)現(xiàn)生物仿生; ; 納米發(fā)電機(jī)用氧納米發(fā)電機(jī)用氧化鋅納米線(xiàn)將人體運(yùn)動(dòng)、肌肉收縮、體液化鋅納米線(xiàn)將人體運(yùn)動(dòng)、肌肉收縮、體液流動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芰鲃?dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? , 供給納米供給納米器件來(lái)檢測(cè)細(xì)胞的健康狀況器件來(lái)檢測(cè)細(xì)胞的健康狀況PVDF PVDF 薄膜用在薄膜用在人體和動(dòng)物器官的超聲成像測(cè)量中。人體和動(dòng)物器官的超聲成像測(cè)量中。壓電材料能在水中發(fā)生、接受聲波壓電材料能在水中發(fā)生、接受聲波, 用于用于水下探測(cè)、地球物理探測(cè)、聲波測(cè)試等水下探測(cè)、地球物理探測(cè)、聲波測(cè)試等方面方面; PZT 薄膜因其熱釋電效應(yīng)而應(yīng)用在薄膜因其熱釋電效應(yīng)而應(yīng)用在夜視裝置、紅外探測(cè)器上夜視裝置、紅外探測(cè)器上; 利用壓電陶瓷利用壓電陶瓷的智能功能對(duì)飛機(jī)、潛艇的噪聲主動(dòng)控的智能功能對(duì)飛機(jī)、潛艇的噪聲主動(dòng)控制制;壓電復(fù)合材料用在壓力傳感器檢測(cè)機(jī)壓電復(fù)合材料用在壓力傳感器檢測(cè)機(jī)身外情況和衛(wèi)星遙感探測(cè)裝置中。身外情況和衛(wèi)星遙感探