壓電陶瓷是什么材料

壓電陶瓷（壓電陶瓷晶片）是一種具有壓電效應(yīng)的多晶體，因生產(chǎn)工藝和陶瓷相近而得名。它是將氧化物（氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等）混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和固相反應(yīng)制成的多晶極化處理而成的具有壓電效應(yīng)的鐵電陶瓷的總稱(chēng)。

壓電陶瓷的工作原理

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(chǎng)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)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。

壓電陶瓷的應(yīng)用

1、傳感器領(lǐng)域

壓電陶瓷片在傳感器領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，能夠?qū)⒏鞣N非電學(xué)量（如壓力、位移、加速度等）轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。例如：

聲發(fā)射傳感器、沖擊傳感器：用于檢測(cè)物體內(nèi)部的缺陷或損傷。

漏水傳感器：用于檢測(cè)管道或容器的漏水情況。

加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器：用于測(cè)量物體的加速度、壓力或振動(dòng)情況。

2、驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行器領(lǐng)域

壓電陶瓷片作為驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可以利用其逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)各種機(jī)構(gòu)或執(zhí)行元件。例如：

超聲波清洗機(jī)、加濕器、噴霧器：利用壓電陶瓷片的振動(dòng)產(chǎn)生超聲波或霧化效果。

觸覺(jué)除振器、位置控制器、繼電器：用于控制機(jī)械系統(tǒng)的位置、速度或加速度。

微泵、打印機(jī)：利用壓電陶瓷片的微小位移實(shí)現(xiàn)精確的液體輸送或打印動(dòng)作。