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壓電陶瓷主要有三大類:
鈦酸鋇類(BaTiO3),原材料有二氧化鈦、碳酸鋇、碳酸鍶等;
鋯鈦酸鉛類(PbZrTiO3),原材料有二氧化鈦、氧化鋯、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鈮、氧化鑭等;
鈮鎂酸鉛類(PbNbMgO3),原材料有氧化鈮、氧化鎂、氧化鉛、、碳酸鍶、氧化鑭等。
壓電陶瓷材料的基本原理 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的超聲波信號(hào)。于是近幾年來,人們?yōu)榱搜芯砍鼍哂懈鼉?yōu)異壓電性的新壓電材料,做了大量工作,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3單晶(A=Zn2 ,Mg2 )。也就是說,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,壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu),此類結(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,在未來的飛行器設(shè)計(jì)中占有重要的地位。國內(nèi)學(xué)者對(duì)這個(gè)領(lǐng)域也頗感興趣,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)品的開發(fā)。
2、PbTiO3系壓電材料
PbTiO3系壓電陶瓷具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)品難的問題,人們還是在改性方面作了大量工作,改善其燒結(jié)性。抑制晶粒長(zhǎng)大,從而得到各個(gè)晶粒細(xì)小、各向異性的改性PbTiO3材料。近幾年,改良PbTiO3材料報(bào)道較多,在金屬探傷、高頻器件方面得到了廣泛應(yīng)用。本公司堅(jiān)持以人為本的治廠方針,以建立現(xiàn)代化的企業(yè)管理制度為目標(biāo),以加快科技和科技成果轉(zhuǎn)化為前提,與數(shù)家大專院校、科研單位建立了合作關(guān)系。目前該材料的發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)仍是許多壓電陶瓷工作者關(guān)心的課題。
壓電陶瓷風(fēng)扇和繼電器
利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)可制成小型的壓電陶瓷風(fēng)扇,具有體積小,不會(huì)發(fā)熱,無
嘈聲、低功耗、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。下方左圖是一個(gè)壓電陶瓷彎曲變形器,它由兩片壓電陶
瓷片夾一金屬薄片構(gòu)成,陶瓷片在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生伸縮運(yùn)動(dòng)。若兩片陶瓷片加反向電
壓,則一邊收縮另一邊伸長(zhǎng),使金屬片彎曲變形,若外加交變電壓,金屬片將作周期性
振動(dòng)
。
壓電陶瓷風(fēng)扇是由兩個(gè)彎曲變形器組成,如右圖,接通交流電源后,兩葉片就按箭頭
方向做往復(fù)振動(dòng)、產(chǎn)生的風(fēng)量可達(dá)
0.42
立方米
/
分鐘。利用彎曲器還可制成繼電器。