分(fen)享(xiang)壓(ya)電材料(liao)分(fen)類及介紹

分(fen)享(xiang)壓電材料(liao)分(fen)類及介紹

      壓電單晶(jing)體除(chu)天然(ran)石英(ying)之外(wai)，還(hai)有人工(gong)研制的許(xu)多(duo)種類，如(ru)磷(lin)酸(suan)二氫(qing)氨（ADP），磷(lin)酸(suan)二氫(qing)鉀(jia)（KDP）等，但由(you)於(yu)它(ta)們(men)的性能(neng)存在某(mou)種缺陷(xian)，隨(sui)著人造(zao)石(shi)英的大量(liang)生(sheng)產(chan)和壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷性能(neng)的提(ti)高(gao)，這(zhe)些晶(jing)體大多(duo)已基(ji)本不用(yong)。

      壓電薄(bo)膜(mo)如(ru)氧(yang)化(hua)鋅和氮化鋁(lv)等是當(dang)今微(wei)波(bo)器(qi)件(jian)的(de)關鍵(jian)材料(liao)。

 但應(ying)用(yong)重(zhong)要(yao)和用(yong)量(liang)大的(de)壓(ya)電材料仍然(ran)是石(shi)英(ying)和(he)各類多(duo)晶壓(ya)電陶(tao)瓷。與其(qi)它(ta)壓電(dian)體相比(bi)，壓電(dian)陶瓷(ci)具有壹(yi)系列優(you)點，如(ru)易(yi)於(yu)制造(zao)，可(ke)成批量(liang)生(sheng)產(chan)，成本低(di)，不受(shou)尺(chi)寸和形狀(zhuang)的(de)限制(zhi)，可(ke)在任壹(yi)方(fang)向(xiang)極(ji)化，可(ke)通(tong)過調(tiao)節組分(fen)改(gai)變材(cai)料的性能(neng)，而且(qie)耐(nai)熱(re)、耐(nai)濕(shi)和化學穩定(ding)性好等。

壓電材料(liao)的(de)種類較(jiao)多(duo)，簡單概(gai)括起(qi)來(lai)，可(ke)按如(ru)下(xia)進(jin)行分(fen)類：

 壹(yi)類是(shi)無機壓電(dian)材料(liao)，分(fen)為(wei)壓(ya)電晶體和壓電陶(tao)瓷(ci)，壓電(dian)晶(jing)體壹(yi)般是(shi)指(zhi)壓電單(dan)晶(jing)體；壓電陶瓷(ci)則(ze)泛(fan)指壓(ya)電(dian)多(duo)晶體。

 壓電陶瓷(ci)是(shi)指用(yong)必要(yao)成份的(de)原料進(jin)行混(hun)合、 成(cheng)型(xing)、高(gao)溫(wen)燒結，由(you)粉粒(li)之間的固(gu)相(xiang)反(fan)應(ying)和(he)燒結過程(cheng)而獲(huo)得的微(wei)細晶(jing)粒(li)無規(gui)則(ze)集(ji)合(he)而(er)成(cheng)的(de)多(duo)晶體。具有壓電(dian)性的陶(tao)瓷稱壓電陶(tao)瓷(ci)，實際(ji)上(shang)也是鐵電(dian)陶瓷。在這(zhe)種陶(tao)瓷的(de)晶(jing)粒之中(zhong)存在鐵電疇(chou)，鐵電(dian)疇(chou)由(you)自發(fa)極化(hua)方(fang)向(xiang)反(fan)向(xiang)平(ping)行的180 疇和自發(fa)極化(hua)方(fang)向(xiang)互(hu)相垂直(zhi)的(de)90 疇組成(cheng)，這(zhe)些電(dian)疇(chou)在人工(gong)極(ji)化（施加強直(zhi)流電場）條件(jian)下(xia)，自發(fa)極化(hua)依(yi)外(wai)電(dian)場(chang)方(fang)向(xiang)充分(fen)排(pai)列並(bing)在撤消(xiao)外(wai)電(dian)場(chang)後保持(chi)剩余(yu)極(ji)化(hua)強(qiang)度， 因(yin)此具(ju)有宏觀(guan)壓(ya)電(dian)性。 如(ru)：鈦酸(suan)鋇 BT、鋯鈦酸(suan)鉛 PZT、改(gai)性鋯鈦酸(suan)鉛、偏(pian)鈮酸(suan)鉛、鈮(ni)酸(suan)鉛鋇(bei)鋰PBLN、改(gai)性鈦酸(suan)鉛 PT等。這(zhe)類材(cai)料(liao)的研制成功(gong)，促(cu)進(jin)了(le)聲(sheng)換(huan)能(neng)器，壓(ya)電(dian)傳感器的(de)各(ge)種壓電(dian)器件(jian)的(de)改(gai)善(shan)和(he)提高。

 壓電晶體壹(yi)般指(zhi)壓(ya)電單晶(jing)體， 是指按晶(jing)體空間點陣(zhen)長(chang)程(cheng)有序生(sheng)長(chang)而成的(de)晶體。這(zhe)種晶(jing)體結構(gou)無對(dui)稱中(zhong)心(xin)，因(yin)此具(ju)有壓電(dian)性。如(ru)水(shui)晶(jing)（石英(ying)晶體）、鎵酸(suan)鋰、鍺(zhe)酸(suan)鋰、鍺(zhe)酸(suan)鈦以(yi)及鐵晶體管(guan)鈮酸(suan)鋰、鉭(tan)酸(suan)鋰等。

 相比(bi)較(jiao)而言(yan)，壓電(dian)陶(tao)瓷(ci)壓電(dian)性強、介(jie)電常數高(gao)、可(ke)以(yi)加工成(cheng)任(ren)意形狀(zhuang)，但(dan)機械因(yin)子較(jiao)低(di)、電(dian)損耗較(jiao)大、穩定(ding)性差(cha)，因(yin)而適(shi)合於(yu)大功(gong)率(lv)換能(neng)器和(he)寬(kuan)帶(dai)濾波(bo)器(qi)等應(ying)用(yong)，但(dan)對(dui)高(gao)頻、高穩定(ding)應(ying)用(yong)不理(li)想。石英等壓電(dian)單晶(jing)壓(ya)電(dian)性弱(ruo)，介(jie)電(dian)常數很(hen)低(di)，受(shou)切型(xing)限(xian)制(zhi)存在尺(chi)寸局限，但穩定(ding)性很高(gao)，機械因(yin)子高(gao)，多(duo)用來(lai)作(zuo)標準頻率(lv)控制(zhi)的(de)振子(zi)、高(gao)選擇性（多(duo)屬高(gao)頻狹帶(dai)通(tong)）的濾波(bo)器(qi)以(yi)及高頻、高溫(wen)超聲(sheng)換(huan)能(neng)器等。近來(lai)由(you)於(yu)鈮鎂(mei)酸(suan)鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 單(dan)晶(jing)體（ Kp ≥ 90%, d33 ≥ 900 ×-3C/N,10ε≥ 20,000）特異(yi)，外(wai)上(shang)都(dou)開始這(zhe)種材(cai)料的(de)研究(jiu)，但由(you) 於(yu)其(qi)居(ju)裏(li)點太低(di)，離使(shi)用(yong)化尚(shang)有(you)壹(yi)段(duan)距離。

 二類是(shi)有(you)機壓電(dian)材料(liao)， 又稱(cheng)壓電聚合(he)物， 如(ru)偏(pian)聚氟乙(yi)烯(xi) （PVDF）（薄(bo)膜(mo)） 及其(qi)它(ta)為代表的(de)其(qi)他(ta)有(you)機壓電(dian)（薄(bo)膜(mo)） 材(cai)料(liao)。

 這(zhe)類材(cai)料(liao)及其(qi)材(cai)質柔韌(ren)， 低(di)密(mi)度， 低(di)阻(zu)抗和高壓(ya)電(dian)電壓常數 (g)等優(you)點為(wei)世(shi)人矚(zhu)目(mu)，且(qie)發(fa)展(zhan)十(shi)分(fen)迅(xun)速(su)，現(xian)在水(shui)聲(sheng)超聲(sheng)測量(liang)，壓力(li)傳感，引(yin)燃(ran)引(yin)爆(bao)等方(fang)面(mian)獲(huo)得應(ying)用(yong)。不足(zu)之處(chu)是(shi)壓(ya)電應(ying)變常(chang)數（d）偏(pian)低(di)，使(shi)之作(zuo)為有(you)源發射(she)換能(neng)器受(shou)到很大的(de)限(xian)制。

 三類是(shi)復(fu)合壓(ya)電材(cai)料， 這(zhe)類材(cai)料(liao)是在有機聚合(he)物基底材料中(zhong)嵌入片狀、棒(bang)狀、桿(gan)狀(zhuang)、或(huo)粉(fen)末(mo)狀(zhuang)壓電(dian)材(cai)料(liao)構(gou)成的(de)。至今(jin)已在水(shui)聲(sheng)、電(dian)聲(sheng)、超聲(sheng)、醫(yi)學(xue)等領域(yu)得到廣(guang)泛(fan)的應(ying)用(yong)。如(ru)果(guo)它(ta)制成(cheng)水(shui)聲(sheng)換(huan)能(neng)器， 不僅(jin)具有(you)高的(de)靜(jing)水(shui)壓(ya)響(xiang)應(ying)速(su)率(lv)，而且(qie)耐(nai)沖(chong)擊，不易(yi)受損(sun)且(qie)可(ke)用與不同的(de)深(shen)度(du)。