第6章壓電、鐵電材料課件

第六章壓電、鐵電材料第六章壓電、鐵電材料CompanyLogo壓電材料壓電效應(yīng)：

某些物質(zhì)沿其一定的方向施加壓力或拉力時(shí)，隨著形變的產(chǎn)生，會(huì)在其某兩個(gè)相對(duì)的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉形變消失后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為“正壓電效應(yīng)”：機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。反之，在極化方向上（產(chǎn)生電荷的兩個(gè)表面）施加電場(chǎng)，它又會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”：電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)稱為壓電材料。FF極化面Q壓電介質(zhì)機(jī)械能｛電能｝正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)及可逆性CompanyLogo壓電材料壓電效應(yīng)：FF極化面Q壓電介極化現(xiàn)象：

當(dāng)電介質(zhì)放入電場(chǎng)中時(shí)，電荷質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作用下發(fā)生相對(duì)位移，正電荷沿電場(chǎng)作用方向移動(dòng)，負(fù)電荷向反方向移動(dòng)，形成許多電偶極子，即發(fā)生極化。電介質(zhì)，電場(chǎng)導(dǎo)致極化表面有電荷。壓電材料，機(jī)械作用導(dǎo)致極化表面有電荷。根據(jù)幾何結(jié)晶學(xué)，在32種點(diǎn)群中，只有20種無對(duì)稱中心的晶體，這20個(gè)點(diǎn)群都有可能產(chǎn)生壓電效應(yīng)。如石英就是一種壓電材料。極化現(xiàn)象：當(dāng)電介質(zhì)放入電場(chǎng)中時(shí)，電荷質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作壓電材料壓電材料石英壓電效應(yīng)機(jī)理表示晶體中的質(zhì)點(diǎn)在某方向上的投影，此時(shí)晶體不受外力作用，正負(fù)電荷的重心重合，晶體表面的電荷亦為零。、(c)分別為受壓縮力與拉伸力的情況，這兩種受力情況所引起晶體表面帶電的符號(hào)正好相反。石英壓電效應(yīng)機(jī)理表示晶體中的質(zhì)點(diǎn)在某方向上的投影，此時(shí)晶體不壓電陶瓷壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料.普通陶瓷是由許多小晶粒構(gòu)成的多晶體，這些小晶粒通常是無規(guī)則地排列，使陶瓷為各向同性材料，一般無壓電效應(yīng)。為了使陶瓷能表現(xiàn)出宏觀的壓電特性，就必須將壓電陶瓷置于強(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，以使原來混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場(chǎng)方向擇優(yōu)取向.在電場(chǎng)取消之后，經(jīng)過極化處理后的壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)。壓電陶瓷壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料.壓電陶瓷壓電陶瓷經(jīng)極化處理后，與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電荷，由于這些束縛電荷的作用在陶瓷的兩個(gè)表面吸附一層來自外界的自由電荷，并使整個(gè)壓電陶瓷片呈電中性。當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)與極化方向平行或垂直的外壓力，壓電陶瓷片將會(huì)產(chǎn)生形變，片內(nèi)束縛電荷層的間距變小，而使表面的自由電荷過剩出現(xiàn)放電現(xiàn)象。當(dāng)所受到的外力是拉力時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)充電現(xiàn)象。壓電陶瓷壓電陶瓷經(jīng)極化處理后，與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇壓電陶瓷極化示意圖鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇壓電陶瓷極化示意圖壓電陶瓷材料1880年法國人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了“壓電效應(yīng)”。1942年，第一個(gè)壓電陶瓷材料——鈦酸鋇先后在美國、前蘇聯(lián)和日本制成。50年代初，又一種性能大大優(yōu)于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料——鋯鈦酸鉛研制成功。從此，壓電陶瓷的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。如用多種元素改進(jìn)的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷，以鋯鈦酸鉛為基礎(chǔ)的三元系、四元系壓電陶瓷也都應(yīng)運(yùn)而生。這些材料性能優(yōu)異，制造簡單，成本低廉，應(yīng)用廣泛。壓電陶瓷材料1880年法國人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了“壓電效應(yīng)”。19鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷壓電陶瓷多是ABO3型化合物或幾種ABO3型化合物的固溶體。應(yīng)用最廣泛的壓電陶瓷是鈦酸鋇系和鋯鈦酸鉛系(PZT)陶瓷。鈦酸鋇(BaTiO3是一致性熔融化合物，其熔點(diǎn)為1618℃。1460~1618℃溫度下BaTiO3屬于非鐵電的六方晶系點(diǎn)群。此時(shí)，六方晶系是穩(wěn)定的。此時(shí)，鈦酸鋇晶體正負(fù)電荷中心重合，所以不具備自發(fā)極化能力。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷壓電陶瓷多是ABO3型化合物或鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷在1460~120℃之間鈦酸鋇轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎解}鈦礦型結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中Ti4+(鈦離子)居于O2-(氧離子)構(gòu)成的氧八面體中央，Ba2+(鋇離子)則處于八個(gè)氧八面體圍成的空隙中。此時(shí)的鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性極高，因此不具自發(fā)極化能力。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷在1460~120℃之間鈦酸鋇鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷隨著溫度下降，Ti4+偏離氧八面體的中心，則晶體的正、負(fù)電荷中心不重合，晶體的對(duì)稱性下降。當(dāng)溫度下降到120℃時(shí)，鈦酸鋇發(fā)生順電-鐵電相變。在室溫下，BaTiO3是屬四方晶系的鐵電體。綜上所述，在整個(gè)溫區(qū)(<1618℃)，鈦酸鋇共有五種晶體結(jié)構(gòu)，即六方、立方、四方、正交、三方，隨著溫度的降低，晶體的對(duì)稱性越來越低。在120℃（即居里點(diǎn)）以上，鈦酸鋇晶體呈現(xiàn)順電性，在120℃以下呈現(xiàn)鐵電性。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷隨著溫度下降，Ti4+偏離氧八鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇具有較好的壓電性，是在鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷出現(xiàn)之前，廣泛應(yīng)用的壓電材料。但是，鈦酸鋇的居里點(diǎn)不高(120度)，限制了器件的工作溫度范圍。為了擴(kuò)大鈦酸鋇壓電陶瓷的使用溫度范圍，出現(xiàn)了以BaTiO3為基的BaTiO3-PbTiO3系陶瓷。BaTiO3中加入PbTiO3，可以使陶瓷的居里溫度移向高溫，擴(kuò)大了器件的工作溫度范圍。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇具有較好的壓電性，是在鋯鋯鈦酸鉛系(PZT)鋯鈦酸鉛系(PZT)陶瓷,其化學(xué)式為Pb(Zrx,Ti1-x)O3,是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的二元系固溶體，晶胞中B位置可以是Zr4+,也可以是Ti4+。居里點(diǎn)隨鋯鈦比變化。根據(jù)器件的要求，可以選擇不同的鋯鈦比Zr／Ti，從而獲得不同性能要求的壓電陶瓷。與鈦酸鋇相比，鋯鈦酸鉛壓電系數(shù)更大，居里溫度在300℃以上，各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)受溫度影響小，電性能優(yōu)異，易批量生產(chǎn)且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子元器件中。鋯鈦酸鉛系(PZT)鋯鈦酸鉛系(PZT)陶瓷,其化學(xué)式為P鋯鈦酸鉛系(PZT)在鋯鈦酸鉛中添加一種或兩種其他微量元素（鈮、錫、錳、鎢等）還可以獲得不同性能的PZT材料，因此鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷是目前壓電式傳感器中應(yīng)用最廣泛的壓電材料。然而，鋯鈦酸鉛系陶瓷在制備和使用過程中，都會(huì)給環(huán)境和人類健康帶來很大的損害。近年來，隨著環(huán)境保護(hù)和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，研發(fā)新型環(huán)境友好的壓電陶瓷已成為世界各國致力研發(fā)的熱點(diǎn)材料之一。鋯鈦酸鉛系(PZT)在鋯鈦酸鉛中添加一種或兩種其他微量元素（壓電材料的應(yīng)用壓電材料，應(yīng)用在智能材料與結(jié)構(gòu)中可以解決傳統(tǒng)技術(shù)中難于解決的一些關(guān)鍵問題，而且其作用也是其它材料難以取代的。對(duì)壓電陶瓷施加應(yīng)力時(shí)，在陶瓷樣品的兩端就出現(xiàn)一定的電壓。利用正壓電效應(yīng)用于引燃引爆、氣體點(diǎn)火等高壓發(fā)生器；相反，利用逆壓電效應(yīng)對(duì)壓電陶瓷施加一個(gè)外加電場(chǎng)時(shí)，當(dāng)外電場(chǎng)頻率與壓電陶瓷固有諧振頻率一致時(shí)，形變較大，而且隨外電場(chǎng)的頻率作機(jī)械振動(dòng)，向周圍媒介發(fā)射功率。這種效應(yīng)可用于超聲換能器、揚(yáng)聲器、聲納等。視頻：壓電陶瓷壓電材料的應(yīng)用壓電材料，應(yīng)用在智能材料與結(jié)構(gòu)中可以解決傳統(tǒng)技?jí)弘姴牧系膽?yīng)用壓電陶瓷揚(yáng)聲器利用壓電陶瓷做出的揚(yáng)聲器，尺寸更小，厚度能夠達(dá)到1mm以下，且對(duì)音腔體積的依賴性小。傳統(tǒng)手機(jī)的揚(yáng)聲器厚度至少在3mm以上，且對(duì)后音腔體積有要求。壓電材料的應(yīng)用壓電陶瓷揚(yáng)聲器傳統(tǒng)手機(jī)的揚(yáng)聲器厚度至少在3mm壓電材料的應(yīng)用壓電陶瓷觸摸屏利用壓電陶瓷機(jī)械能—電能之間的轉(zhuǎn)換原理，可以應(yīng)用到手機(jī)屏幕上，具有靈敏度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。壓電材料的應(yīng)用壓電陶瓷觸摸屏壓電材料的應(yīng)用超聲波清洗機(jī)超聲波清洗機(jī)主要由清洗槽和發(fā)生器兩部分組成。底部安裝有超聲波換能器振子；發(fā)生器產(chǎn)生高頻高壓，通過電纜聯(lián)接線傳導(dǎo)給換能器，換能器與振動(dòng)板一起產(chǎn)生高頻共振，從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對(duì)污垢進(jìn)行洗凈。壓電材料的應(yīng)用超聲波清洗機(jī)壓電材料的應(yīng)用納米壓電材料有望使未來手機(jī)不在充電美國物理學(xué)協(xié)會(huì)出版的《物理評(píng)論》雜志刊登了德克薩斯大學(xué)化學(xué)工程系教授卡金的最新成果，他和他的研究團(tuán)隊(duì)研制出納米級(jí)壓電材料，這種材料可以用在低能耗電子產(chǎn)品中代替電池，將聲波變成驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品運(yùn)行的能量。這一新材料將會(huì)在手機(jī)、筆記本電腦、專用通信裝置以及其他電子產(chǎn)品身上大顯身手。來源：科技日?qǐng)?bào)壓電材料的應(yīng)用納米壓電材料有望使未來手機(jī)不在充電來源：科技日鐵電材料鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其自發(fā)極化的方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。鐵電材料的這種特性被稱為“鐵電效應(yīng)”。如果晶胞本身的正、負(fù)電荷中心不重合，即晶胞具有極性，晶胞的固有電矩便會(huì)沿著同一方向排列整齊，使晶體處在高度的極化狀態(tài)下，由于這種極化狀態(tài)是外場(chǎng)為零時(shí)自發(fā)地建立起來的，因此稱為自發(fā)極化

。

鐵電材料鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)鐵電材料鐵電體具有很多電疇和電滯回線，因此凡具有電疇和電滯回線的介電材料就是鐵電體。1、電疇鐵電體內(nèi)自發(fā)極化相同的小區(qū)域稱為電疇，電疇與電疇之間的交界稱為疇壁。鐵電材料鐵電體具有很多電疇和電滯回線，因此凡具有電疇和電滯回鐵電材料2、電滯回線電滯回線是鐵電體的主要特征之一，電滯回線的測(cè)量是檢驗(yàn)鐵電體的一種主要手段。即當(dāng)施加電場(chǎng)E，極化強(qiáng)度P隨E沿曲線OAB上升，至B點(diǎn)后P隨E的變化呈線性關(guān)系。當(dāng)E下降時(shí)，P沿著BDFG方向下降。當(dāng)E=0時(shí)，極化強(qiáng)度為Pr，稱為剩余極化強(qiáng)度。當(dāng)反向電場(chǎng)增加至-EH時(shí)，剩余極化強(qiáng)度全部消失，EH稱為矯頑電場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)反向電場(chǎng)繼續(xù)增加時(shí)，直至整個(gè)晶體成為一個(gè)單一極化方向的電疇為止（即圖中G點(diǎn)）。如此循環(huán)便成為一電滯回線。鐵電材料2、電滯回線即當(dāng)施加電場(chǎng)E，極化強(qiáng)度P隨E沿曲線OA鐵電材料3、居里溫度居里溫度Tc是鐵電相和順電相的相轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)T>Tc時(shí)，鐵電現(xiàn)象消失，處于順電相。當(dāng)T<Tc時(shí)，鐵電體處于鐵電相，當(dāng)T=Tc時(shí)發(fā)生相變。鐵電相是極化有序狀態(tài)，順電相則是極化無序狀態(tài)。Tc稱為居里點(diǎn)。鐵電材料3、居里溫度典型鐵電材料典型鐵電材料有：磷酸二氫鉀(KH2PO4)、鈦酸鋇（BaTiO3）等。a、一類以磷酸二氫鉀

KH2PO4

--簡稱KDP--為代表，具有氫鍵，在居里溫度以上，質(zhì)子沿氫鍵的分布是成對(duì)稱沿展的形狀。在低于居里溫度時(shí)，質(zhì)子的分布較集中且不對(duì)稱于鄰近的離子，質(zhì)子會(huì)較靠近氫鍵的一端。b.另一類則以鈦酸鋇為代表，從順電相到鐵電像的過渡是由于其中兩個(gè)子晶格發(fā)生相對(duì)位移。自發(fā)極化的出現(xiàn)是由于正離子的子晶格與負(fù)離子的子晶格發(fā)生相對(duì)位移。典型鐵電材料典型鐵電材料有：磷酸二氫鉀(KH2PO4)、鈦酸鐵電材料的應(yīng)用可作信息儲(chǔ)存、圖像顯示像BaTiO3一類的鈣鈦礦型鐵電體具有很高的介電常數(shù)可以做成小體積大容量的陶瓷電容器。鐵電薄膜能用于不揮發(fā)存儲(chǔ)器，還可利用其壓電特性，用于制作壓力傳感器、聲學(xué)共振器等。MEMS的微傳感器和微執(zhí)行器。鐵電材料的應(yīng)用可作信息儲(chǔ)存、圖像顯示非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器（NvFeRAM）產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)特性和RAM的無限次讀寫、高速讀寫以及低功耗等優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來。即使在電源中斷的情況下，存儲(chǔ)的信息也不會(huì)丟失。鐵電體不僅作為電容而且是存儲(chǔ)器的一部分。低電壓運(yùn)作（1.0-5.0V），低功耗。小尺寸，僅為EEPROM單元的20%?？馆椛洌ǔＳ糜谲娪谩⑿l(wèi)星通訊）高速：200ns讀取時(shí)間。非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器（NvFeRAM非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器電路結(jié)構(gòu)2T-2C結(jié)構(gòu)由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和兩個(gè)電容構(gòu)成一存儲(chǔ)器記憶單元。通過比較兩邊的輸出而得出存儲(chǔ)的信息。非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器電路結(jié)構(gòu)2T-2C結(jié)構(gòu)Thankyou!Thankyou!第六章壓電、鐵電材料第六章壓電、鐵電材料CompanyLogo壓電材料壓電效應(yīng)：

某些物質(zhì)沿其一定的方向施加壓力或拉力時(shí)，隨著形變的產(chǎn)生，會(huì)在其某兩個(gè)相對(duì)的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉形變消失后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為“正壓電效應(yīng)”：機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋７粗?，在極化方向上（產(chǎn)生電荷的兩個(gè)表面）施加電場(chǎng)，它又會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”：電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)稱為壓電材料。FF極化面Q壓電介質(zhì)機(jī)械能｛電能｝正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)及可逆性CompanyLogo壓電材料壓電效應(yīng)：FF極化面Q壓電介極化現(xiàn)象：

當(dāng)電介質(zhì)放入電場(chǎng)中時(shí)，電荷質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作用下發(fā)生相對(duì)位移，正電荷沿電場(chǎng)作用方向移動(dòng)，負(fù)電荷向反方向移動(dòng)，形成許多電偶極子，即發(fā)生極化。電介質(zhì)，電場(chǎng)導(dǎo)致極化表面有電荷。壓電材料，機(jī)械作用導(dǎo)致極化表面有電荷。根據(jù)幾何結(jié)晶學(xué)，在32種點(diǎn)群中，只有20種無對(duì)稱中心的晶體，這20個(gè)點(diǎn)群都有可能產(chǎn)生壓電效應(yīng)。如石英就是一種壓電材料。極化現(xiàn)象：當(dāng)電介質(zhì)放入電場(chǎng)中時(shí)，電荷質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作壓電材料壓電材料石英壓電效應(yīng)機(jī)理表示晶體中的質(zhì)點(diǎn)在某方向上的投影，此時(shí)晶體不受外力作用，正負(fù)電荷的重心重合，晶體表面的電荷亦為零。、(c)分別為受壓縮力與拉伸力的情況，這兩種受力情況所引起晶體表面帶電的符號(hào)正好相反。石英壓電效應(yīng)機(jī)理表示晶體中的質(zhì)點(diǎn)在某方向上的投影，此時(shí)晶體不壓電陶瓷壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料.普通陶瓷是由許多小晶粒構(gòu)成的多晶體，這些小晶粒通常是無規(guī)則地排列，使陶瓷為各向同性材料，一般無壓電效應(yīng)。為了使陶瓷能表現(xiàn)出宏觀的壓電特性，就必須將壓電陶瓷置于強(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，以使原來混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場(chǎng)方向擇優(yōu)取向.在電場(chǎng)取消之后，經(jīng)過極化處理后的壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)。壓電陶瓷壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料.壓電陶瓷壓電陶瓷經(jīng)極化處理后，與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電荷，由于這些束縛電荷的作用在陶瓷的兩個(gè)表面吸附一層來自外界的自由電荷，并使整個(gè)壓電陶瓷片呈電中性。當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)與極化方向平行或垂直的外壓力，壓電陶瓷片將會(huì)產(chǎn)生形變，片內(nèi)束縛電荷層的間距變小，而使表面的自由電荷過剩出現(xiàn)放電現(xiàn)象。當(dāng)所受到的外力是拉力時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)充電現(xiàn)象。壓電陶瓷壓電陶瓷經(jīng)極化處理后，與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇壓電陶瓷極化示意圖鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇壓電陶瓷極化示意圖壓電陶瓷材料1880年法國人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了“壓電效應(yīng)”。1942年，第一個(gè)壓電陶瓷材料——鈦酸鋇先后在美國、前蘇聯(lián)和日本制成。50年代初，又一種性能大大優(yōu)于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料——鋯鈦酸鉛研制成功。從此，壓電陶瓷的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。如用多種元素改進(jìn)的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷，以鋯鈦酸鉛為基礎(chǔ)的三元系、四元系壓電陶瓷也都應(yīng)運(yùn)而生。這些材料性能優(yōu)異，制造簡單，成本低廉，應(yīng)用廣泛。壓電陶瓷材料1880年法國人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了“壓電效應(yīng)”。19鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷壓電陶瓷多是ABO3型化合物或幾種ABO3型化合物的固溶體。應(yīng)用最廣泛的壓電陶瓷是鈦酸鋇系和鋯鈦酸鉛系(PZT)陶瓷。鈦酸鋇(BaTiO3是一致性熔融化合物，其熔點(diǎn)為1618℃。1460~1618℃溫度下BaTiO3屬于非鐵電的六方晶系點(diǎn)群。此時(shí)，六方晶系是穩(wěn)定的。此時(shí)，鈦酸鋇晶體正負(fù)電荷中心重合，所以不具備自發(fā)極化能力。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷壓電陶瓷多是ABO3型化合物或鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷在1460~120℃之間鈦酸鋇轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎解}鈦礦型結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中Ti4+(鈦離子)居于O2-(氧離子)構(gòu)成的氧八面體中央，Ba2+(鋇離子)則處于八個(gè)氧八面體圍成的空隙中。此時(shí)的鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性極高，因此不具自發(fā)極化能力。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷在1460~120℃之間鈦酸鋇鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷隨著溫度下降，Ti4+偏離氧八面體的中心，則晶體的正、負(fù)電荷中心不重合，晶體的對(duì)稱性下降。當(dāng)溫度下降到120℃時(shí)，鈦酸鋇發(fā)生順電-鐵電相變。在室溫下，BaTiO3是屬四方晶系的鐵電體。綜上所述，在整個(gè)溫區(qū)(<1618℃)，鈦酸鋇共有五種晶體結(jié)構(gòu)，即六方、立方、四方、正交、三方，隨著溫度的降低，晶體的對(duì)稱性越來越低。在120℃（即居里點(diǎn)）以上，鈦酸鋇晶體呈現(xiàn)順電性，在120℃以下呈現(xiàn)鐵電性。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷隨著溫度下降，Ti4+偏離氧八鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇具有較好的壓電性，是在鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷出現(xiàn)之前，廣泛應(yīng)用的壓電材料。但是，鈦酸鋇的居里點(diǎn)不高(120度)，限制了器件的工作溫度范圍。為了擴(kuò)大鈦酸鋇壓電陶瓷的使用溫度范圍，出現(xiàn)了以BaTiO3為基的BaTiO3-PbTiO3系陶瓷。BaTiO3中加入PbTiO3，可以使陶瓷的居里溫度移向高溫，擴(kuò)大了器件的工作溫度范圍。鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷鈦酸鋇具有較好的壓電性，是在鋯鋯鈦酸鉛系(PZT)鋯鈦酸鉛系(PZT)陶瓷,其化學(xué)式為Pb(Zrx,Ti1-x)O3,是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的二元系固溶體，晶胞中B位置可以是Zr4+,也可以是Ti4+。居里點(diǎn)隨鋯鈦比變化。根據(jù)器件的要求，可以選擇不同的鋯鈦比Zr／Ti，從而獲得不同性能要求的壓電陶瓷。與鈦酸鋇相比，鋯鈦酸鉛壓電系數(shù)更大，居里溫度在300℃以上，各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)受溫度影響小，電性能優(yōu)異，易批量生產(chǎn)且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子元器件中。鋯鈦酸鉛系(PZT)鋯鈦酸鉛系(PZT)陶瓷,其化學(xué)式為P鋯鈦酸鉛系(PZT)在鋯鈦酸鉛中添加一種或兩種其他微量元素（鈮、錫、錳、鎢等）還可以獲得不同性能的PZT材料，因此鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷是目前壓電式傳感器中應(yīng)用最廣泛的壓電材料。然而，鋯鈦酸鉛系陶瓷在制備和使用過程中，都會(huì)給環(huán)境和人類健康帶來很大的損害。近年來，隨著環(huán)境保護(hù)和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，研發(fā)新型環(huán)境友好的壓電陶瓷已成為世界各國致力研發(fā)的熱點(diǎn)材料之一。鋯鈦酸鉛系(PZT)在鋯鈦酸鉛中添加一種或兩種其他微量元素（壓電材料的應(yīng)用壓電材料，應(yīng)用在智能材料與結(jié)構(gòu)中可以解決傳統(tǒng)技術(shù)中難于解決的一些關(guān)鍵問題，而且其作用也是其它材料難以取代的。對(duì)壓電陶瓷施加應(yīng)力時(shí)，在陶瓷樣品的兩端就出現(xiàn)一定的電壓。利用正壓電效應(yīng)用于引燃引爆、氣體點(diǎn)火等高壓發(fā)生器；相反，利用逆壓電效應(yīng)對(duì)壓電陶瓷施加一個(gè)外加電場(chǎng)時(shí)，當(dāng)外電場(chǎng)頻率與壓電陶瓷固有諧振頻率一致時(shí)，形變較大，而且隨外電場(chǎng)的頻率作機(jī)械振動(dòng)，向周圍媒介發(fā)射功率。這種效應(yīng)可用于超聲換能器、揚(yáng)聲器、聲納等。視頻：壓電陶瓷壓電材料的應(yīng)用壓電材料，應(yīng)用在智能材料與結(jié)構(gòu)中可以解決傳統(tǒng)技?jí)弘姴牧系膽?yīng)用壓電陶瓷揚(yáng)聲器利用壓電陶瓷做出的揚(yáng)聲器，尺寸更小，厚度能夠達(dá)到1mm以下，且對(duì)音腔體積的依賴性小。傳統(tǒng)手機(jī)的揚(yáng)聲器厚度至少在3mm以上，且對(duì)后音腔體積有要求。壓電材料的應(yīng)用壓電陶瓷揚(yáng)聲器傳統(tǒng)手機(jī)的揚(yáng)聲器厚度至少在3mm壓電材料的應(yīng)用壓電陶瓷觸摸屏利用壓電陶瓷機(jī)械能—電能之間的轉(zhuǎn)換原理，可以應(yīng)用到手機(jī)屏幕上，具有靈敏度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。壓電材料的應(yīng)用壓電陶瓷觸摸屏壓電材料的應(yīng)用超聲波清洗機(jī)超聲波清洗機(jī)主要由清洗槽和發(fā)生器兩部分組成。底部安裝有超聲波換能器振子；發(fā)生器產(chǎn)生高頻高壓，通過電纜聯(lián)接線傳導(dǎo)給換能器，換能器與振動(dòng)板一起產(chǎn)生高頻共振，從而使清洗槽中的溶劑受超聲波作用對(duì)污垢進(jìn)行洗凈。壓電材料的應(yīng)用超聲波清洗機(jī)壓電材料的應(yīng)用納米壓電材料有望使未來手機(jī)不在充電美國物理學(xué)協(xié)會(huì)出版的《物理評(píng)論》雜志刊登了德克薩斯大學(xué)化學(xué)工程系教授卡金的最新成果，他和他的研究團(tuán)隊(duì)研制出納米級(jí)壓電材料，這種材料可以用在低能耗電子產(chǎn)品中代替電池，將聲波變成驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品運(yùn)行的能量。這一新材料將會(huì)在手機(jī)、筆記本電腦、專用通信裝置以及其他電子產(chǎn)品身上大顯身手。來源：科技日?qǐng)?bào)壓電材料的應(yīng)用納米壓電材料有望使未來手機(jī)不在充電來源：科技日鐵電材料鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其自發(fā)極化的方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。鐵電材料的這種特性被稱為“鐵電效應(yīng)”。如果晶胞本身的正、負(fù)電荷中心不重合，即晶胞具有極性，晶胞的固有電矩便會(huì)沿著同一方向排列整齊，使晶體處在高度的極化狀態(tài)下，由于這種極化狀態(tài)是外場(chǎng)為零時(shí)自發(fā)地建立起來的，因此稱為自發(fā)極化

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鐵電材料鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)鐵電材料鐵電體具有很多電疇和電滯回線，因此凡具有電疇和電滯回線的介電材料就是鐵電體。1、電疇鐵電體內(nèi)自發(fā)極化相同的小區(qū)域稱為電疇，電疇與電疇之間的交界稱為疇壁。鐵電材料鐵電體具有很多電疇和電滯回線，因此凡具有電疇和電滯回鐵電材料2、電滯回線電滯回線是鐵電體的主要特征之一，電滯回線的測(cè)量是檢驗(yàn)鐵電體的一種主要手段。即當(dāng)施加電場(chǎng)E，極化強(qiáng)度P隨E沿曲線OAB上升，至B點(diǎn)后P隨E的變化呈線性關(guān)系。當(dāng)E下降時(shí)，P沿著BDFG方向下降。當(dāng)E=0時(shí)，極化強(qiáng)度為Pr，稱為剩余極化