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壓電陶瓷材料介紹及應(yīng)用

壓電陶瓷是一種具有壓電效應(yīng)的多晶體,由于它的生產(chǎn)工藝與陶瓷的生產(chǎn)工藝相似(原料粉碎、成型、高溫?zé)Y(jié))因而得名。

壓電陶瓷用于將機(jī)械參數(shù)(如壓力和加速度)轉(zhuǎn)換為電參數(shù),或者反過(guò)來(lái)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)。在傳感器中,它們可將力、壓力和加速度轉(zhuǎn)換為電信號(hào),在聲波和超聲波傳感器與啟動(dòng)器中,它們可將電壓力轉(zhuǎn)換為振動(dòng)或形變。

圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

壓電陶瓷按照組元分類(lèi):
1. 單元系壓電陶瓷材料unit system ceramics
鈦酸鋇陶瓷barium?titanate?ceramics
鈦酸鉛陶瓷barium?titanate?ceramics
2. 二元系壓電陶瓷材料barium titanate ceramics
鋯鈦酸鉛陶瓷?Lead?zirconate?ceramic,PbZrxTi{1-x}O3鋯鈦酸鉛陶瓷通常簡(jiǎn)稱(chēng)為PZT陶瓷,這種壓電陶瓷目前受到廣泛應(yīng)用。
3. 三元系壓電陶瓷材料 ternary system ceramics
三元系陶瓷通常是在具有鈣鈦礦性結(jié)構(gòu)的鋯鈦酸鉛{PbZrO3-PbTiO3}中二元系再增加第三種{化學(xué)通式為ABO3型}化合物而形成的三元系固溶體。所增加的第三種成分,它們的共同特點(diǎn)是在摻入PbZrO3-PbTiO3之中形成固溶體后不改變整個(gè)晶格的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。
4. 多元系壓電陶瓷材料

壓電陶瓷成型工藝-圖片來(lái)源于PI

壓電陶瓷按照特定應(yīng)用情況分類(lèi):
用于電力轉(zhuǎn)換器的材料(超聲波應(yīng)用)
用于傳感器的材料(超聲波發(fā)射器和接收器)
用于啟動(dòng)器的材料(精確定位或注射系統(tǒng))
用于特殊應(yīng)用的材料

壓電陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域
海底勘探:聲納、信標(biāo)、成像、電流計(jì);
航空航天:陀螺儀、加速度計(jì)、液位感應(yīng);
醫(yī)療產(chǎn)品:多普勒血流、腫瘤治療(高強(qiáng)度聚焦超聲)、成像、水平傳感、眼科手術(shù)內(nèi)工具(乳化)、牙科除垢、普通外科、組織消融、藥物輸送、聽(tīng)力增強(qiáng)、氣泡檢測(cè);
消費(fèi)品:超聲波牙刷、珠寶清潔劑、隱形眼鏡清潔劑、電腦硬盤(pán)、觸摸屏顯示器、集成、超薄揚(yáng)聲器和化妝品增強(qiáng);
工業(yè)和商業(yè):流量和液位傳感器、超聲波清潔、超聲波焊接、入侵報(bào)警、織物針定位、焊料點(diǎn)膠、機(jī)器振動(dòng)監(jiān)測(cè)、氣泡檢測(cè)、用于改進(jìn)化學(xué)混合的聲化學(xué);
電信:電信線(xiàn)路、蜂鳴器和報(bào)警器的光學(xué)交換、觸覺(jué)反饋、手機(jī)攝像頭;
汽車(chē):動(dòng)力座椅控制裝置、倒車(chē)/防撞傳感器、防撞傳感器;
科學(xué)研究:納米定位階段和分析工具、掃描探頭顯微鏡、高級(jí)聲學(xué);
石油勘探:流量和液位傳感器,井下鉆具監(jiān)控;

我國(guó)對(duì)壓電陶瓷的研究始于五十年代末期,比國(guó)外晚10年左右,目前在壓電陶瓷的試制、工業(yè)生產(chǎn)等方面都已有相當(dāng)雄厚力量,有不少材料已達(dá)到或接近國(guó)際水平。