《壓電材料與應用》課程教學大綱

《壓電材料與應用》教學大綱課程名稱（中文/英文）：壓電材料與應用/PiezoelectricCeramicMaterialsandapplication課程類型：專業(yè)基礎課課程性質：限選課 適用專業(yè)：無機非金屬材料工程電子信息材料方向學時數(shù)：40 其中：實驗/上機學時：0 課外學時：0學分數(shù)：2.5 考核方式：考查預修課程：無機化學、大學物理、物理化學、無機材料科學基礎、材料制備原理。教學參考書：劉敬肖，胡志強編.壓電材料與應用.大連輕工業(yè)學院印刷，2010年劉冬梅等編.壓電鐵電材料與器材.華中理工大學出版社，1990欒桂冬等編.壓電換能器和換能器陣.北京大學出版社，1990開課單位：紡織與材料工程學院無機非金屬材料工程系課程簡介：壓電材料與應用是無機非金屬材料電子信息材料方向的專業(yè)限選課，主要介紹壓電學中的基礎理論知識和主要的壓電陶瓷材料，主要內容包括：1）壓電晶體的介電性質和彈性性質；2）壓電晶體的壓電性質和壓電方程組；3）鈣鈦礦結構與鐵電性；4）鈦酸鉛、鋯酸鉛與鋯鈦酸鉛壓電陶瓷；5）壓電陶瓷的穩(wěn)定性問題；6）透明鐵電陶瓷和非鈣鈦礦類壓電陶瓷；以及壓電陶瓷的工藝要點、應用和最新研究進展。通過本課程的學習，使學生了解壓電材料的相關理論知識，掌握主要的基本概念和基本原理，為學生畢業(yè)后從事壓電材料的研究、開發(fā)和應用工作奠定一定的理論基礎。本門課程對學生知識、能力和素質的培養(yǎng)目標：使學生了解和掌握壓電材料相關的專業(yè)知識。培養(yǎng)學生的自學能力以及社交能力和表達能力。培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力、工程實踐和解決問題能力。第一章 壓電材料概述（2學時）教學目的和要求要求熟練掌握壓電效應、了解壓電陶瓷材料發(fā)展及應用前景。教學重點和難點壓電效應的概念，壓電材料的種類和發(fā)展。教學內容一、壓電效應二、壓電陶瓷材料應用第二章 壓電晶體的介電和彈性性質（6學時）教學目的和要求掌握介電性質和彈性性質的幾個物理量，介電常數(shù)、彈性常數(shù)概念及與晶體對稱性的關系教學重點和難點介電特性，彈性性質和彈性常數(shù)教學內容一、壓電晶體的介電特性二、壓電晶體的彈性性質三、壓電晶體的對稱性與介電常數(shù)和彈性常數(shù)的關系第三章 壓電晶體的壓電性質及壓電方程組（8學時）教學目的和要求掌握壓電效應、壓電常數(shù)及其壓電方程教學重點和難點壓電效應，壓電常數(shù)，壓電方程，壓電材料的機電耦合系數(shù)教學內容一、壓電晶體的彈性、介電性及熱性能之間的關系二、壓電晶體的壓電效應三、壓電材料的壓電常數(shù)四、壓電方程組五、機電邊界條件以及各類壓電方程組系數(shù)之間的關系六、壓電材料的機電耦合系數(shù)七、壓電材料的幾個重要參數(shù)第四章鈣鈦礦型結構與鐵電性 （4學時）教學目的和要求要求熟練掌握鈣鈦礦型結構。教學重點和難點鈣鈦礦型結構與極化。教學內容一、鈣鈦礦型結構二、鐵電體與鐵電性三、自發(fā)極化與電疇第五章鈦酸鉛、鋯酸鉛及鋯鈦酸鉛壓電陶瓷 （4學時）教學目的和要求要求掌握PbTiO3、PbZrO3特性，掌握三元系壓電陶瓷，壓電陶瓷結構與性能。教學重點和難點PbTiO3特性，三元系壓電陶瓷結構與性能。教學內容一、PbTiO3特性二、PbZrO3特性三、PZT壓電陶瓷四、三元系壓電陶瓷第六章 壓電陶瓷的穩(wěn)定性問題（2學時）教學目的和要求要求掌握三元系壓電陶瓷穩(wěn)定性問題與非線性問題。教學重點和難點三元系壓電陶瓷時間穩(wěn)定性問題。掌握壓電陶瓷材料的時間穩(wěn)定性及溫度穩(wěn)定性及其與組成、結構之間的關系。了解壓電陶瓷材料的非線性問題及工程應用上應注意的問題。教學內容一、時間穩(wěn)定性二、溫度穩(wěn)定性第七章 透明鐵電陶瓷 （2學時）教學目的和要求要求掌握透明鐵電陶瓷的組成和相圖。教學重點和難點透明鐵電陶瓷的物理特性。教學內容一、鐵電陶瓷的組成和相圖二、透明鐵電陶瓷工藝第八章 非鈣鈦礦型壓電陶瓷材料 （2學時）教學目的和要求了解鎢青銅型結構、鉍層狀結構及其壓電陶瓷材料的特性。教學重點和難點鎢青銅型壓電陶瓷物理特性。教學內容一、鎢青銅型壓電陶瓷二、含鉍層狀結構壓電陶瓷第九章 壓電陶瓷工藝要點 （2學時）教學目的和要求要求掌握工藝原理。掌握壓電陶瓷材料制造的工藝要點。教學重點和難點壓電陶瓷的組織結構對性能的影響。教學內容一、原料狀態(tài)、混料方式、合成條件對性能影響二、壓電陶瓷的組織結構對性能的影響三、壓電陶瓷燒成、極化第十章 壓電陶瓷應用及最新研究進展 （8學時）教學目的和要求掌握壓電陶瓷濾波器、壓電陶瓷蜂鳴器、超聲（空氣與水聲）換能器、壓電陶瓷變壓器、壓電點火裝置的工作原理，器件設計的基