热释电陶瓷
功能陶瓷名词解释
功能陶瓷名词解释陶瓷功能性主要包括：电子陶瓷、热释电陶瓷和红外线陶瓷等。
其中，电子陶瓷的研究主要集中在硅系半导体材料和其它化合物半导体材料上。
在电子陶瓷领域，研究主要是为了通过改变器件的组成，或者改变电路的结构和使用方法，使其具有新的性能。
1、电子陶瓷（有机—无机复合材料）：以电子工业用的有机功能材料为基础，在一定条件下与无机功能材料复合，形成功能性有机材料。
主要用于微波和高频部分、磁学部分和光电探测器件等。
2、热释电陶瓷：又称为压电陶瓷，是一种在特殊条件下应力诱发下产生电致伸缩振动而使器件输出电信号的器件。
它广泛地应用于各种开关、继电器、温度传感器、隔离元件等。
3、红外线陶瓷：在工作波长范围内（约3— 1000nm）吸收或辐射红外线能量的陶瓷材料。
它是红外加热和红外线遥控等技术的重要材料。
4、压电陶瓷：又称为铁电陶瓷，它是一类在交变电场作用下，当外力去除后，电场消失时，仍保留在变化着的状态下的压电材料。
它是制造电子陶瓷的基础材料之一。
5、超硬陶瓷：可以抵抗相当于几百公斤至上千公斤拉力而不被破坏的陶瓷。
它的硬度大于任何金属，但是还没有达到完全绝对意义上的最硬，而且它也不能经受严格意义上的最高温度—— 2000摄氏度，所以常温下就不可能烧结，一般只有在1000摄氏度以上才有可能将它烧结。
6、记忆合金：通过周期性的热处理，形成永久记忆效应的合金，记忆效应具有可逆性。
7、导电陶瓷：在极低的温度下呈现超导电性，随温度升高，由超导电性又转入到普通导电状态的陶瓷。
8、压电陶瓷：在极低的温度下呈现超导电性，随温度升高，由超导电性又转入到普通导电状态的陶瓷。
9、超导陶瓷：在极低的温度下，也就是在接近绝对零度时，呈现零电阻的陶瓷。
10、生物陶瓷：利用生物原理和生物技术研制的医用、诊断、治疗、保健用生物陶瓷。
11、远红外陶瓷：具有红外放射性，它所释放的红外线能促进人体血液循环，调节生理机能，达到保健作用。
12、催化陶瓷：在适宜的温度下能够降解某些有毒气体的陶瓷。
热释电效应原理
热释电效应原理热释电效应是一种将温度变化转化为电场信号的物理现象。
热释电效应的原理是基于某些晶体或陶瓷材料在温度变化时会发生电荷分布不均匀的现象。
这些材料在温度变化时，内部的电荷分布会发生变化，从而产生一个电场信号。
这种电场信号可以被测量和利用，用于各种应用。
热释电效应的主要原理是基于晶体或陶瓷材料的结构特性。
在这些材料中，存在着一些离子或分子，它们的位置是有序排列的。
当材料受到温度变化时，离子或分子的位置会发生微小的偏移，从而导致整体的电荷分布发生变化。
这种电荷分布的变化会产生一个电场信号，可以被检测和测量。
热释电效应的应用非常广泛。
其中最常见的应用是在红外传感器中。
红外传感器利用热释电效应来检测周围物体的热量分布，从而实现对物体的探测和识别。
例如，在安防系统中，红外传感器可以用来检测到人体的热量分布，从而实现对人体的监测和报警。
此外，热释电效应还可以应用于温度测量、气体检测、红外成像等领域。
热释电效应的应用需要选择合适的材料。
一般来说，具有较高的热释电效应的材料包括锂钽酸铌、锂钽酸锂、锂钽酸钾等。
这些材料在温度变化时能够产生较大的电场信号，从而提高了传感器的灵敏度和稳定性。
除了材料的选择，热释电效应的应用还需要考虑环境因素的影响。
例如，温度的变化速度、温度的范围、噪声等因素都会影响热释电效应的检测和测量。
因此，在实际应用中，需要对这些因素进行合理的控制和补偿，以确保热释电效应的可靠性和精确性。
总结起来，热释电效应是一种将温度变化转化为电场信号的物理现象。
它的原理是基于晶体或陶瓷材料的电荷分布在温度变化时发生变化。
热释电效应的应用非常广泛，包括红外传感器、温度测量、气体检测等领域。
为了实现热释电效应的应用，需要选择合适的材料，并对环境因素进行合理的控制和补偿。
这样才能确保热释电效应的可靠性和精确性。
红外热释电原理
红外热释电原理
红外热释电原理是指物体在红外辐射下吸收热能并发生温度变化，进而产生电势差的现象。
这种原理广泛用于红外线传感器、防盗器等领域。
红外热释电传感器由一个热释电元件、信号处理电路、电源电路和输出电路组成。
热释电元件通常是一块陶瓷薄片，其表面镀有金属电极，用于测量物体释放的红外辐射所产生的热量。
当物体的温度变化时，热释电元件会产生微弱的电势差，信号处理电路会将其放大并转换为数字信号输出。
红外热释电原理具有很高的灵敏度和准确性，可以感应到人体、动物和车辆等物体的红外辐射，并进行准确的测量和识别。
在安防领域，红外热释电传感器广泛用于监测人员进出、车辆经过等情况，提高了安全性和反应速度。
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热释电效应原理简述
热释电效应原理简述热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U。
常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。
实质上热释电传感器是对温度敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。
在环境温度有ΔT的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。
当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。
所以这种传感器也称为人体运动传感器。
由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于2m，而加上光学透镜后，其检测距离可增加到10m左右。
热释电红外感应传感器内部电路及工作原理热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路如图1所示。
光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。
红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。
一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。
压电和热释电陶瓷
BT和PT晶格常数与温度关系图
图13.8 BaTiO3晶格常数随温度的变化
图13. 9 PbTiO3晶格常数随温度的变化
图13.9 给出了PbTiO3晶格常数随温度变化的关系。可以看出， PbTiO3的居里温度是490℃，在此温度以上为立方晶系，以下为四 方晶系。对于锆钛酸铅和其他成分的压电陶瓷，也有类似规律，这 个问题将在后面讨论。
家用压电点火器
压电陶瓷指具有正压电效应与逆压电效应的陶瓷，或具有机械效应转变为电 效应(或者说由机械能转变为电能)，电效应转变为机械效应 (或者说电能由转变 为机械能)的陶瓷 主要从压电陶瓷的内部结构来说明它的自发极化与电畴，以及压电效应产生 的原因、压电效应的规律性和表示式等问题。
13.1.1 压电陶瓷的内部结构
压电陶瓷所以具有压电效应，是由于陶瓷内部存在自发极化。 陶瓷内的极化电荷是束缚电荷，而不是自由电荷，这些束缚电荷不 能自由移动。所以在陶瓷中产生的放电或充电现象，是通过陶瓷内 部极化强度的变化，引起电极面上自由电荷的释放或补充的结果。 13.1.3.2 正压电效应表示式
图13.22 压电效应实验示意图
正、逆压电效应示意图
图13.20 正压电效应示意图
图13.21 逆压电效应示意图
（实线代表形变前的情况，虚线代表形变后的情况） 若在陶瓷片上加一个与极化方向相同的电场，如图13.21所示， 由于电场的方向与极化强度的方向相同，所以电场的作用使极化强 度增大。这时，陶瓷片内的正、负束缚电荷之间的距离也增大， [陶瓷片沿极化方向产生伸长的形变--图中虚线]。同理，如果外加 电场的方向与极化方向相反，则陶瓷片沿极化方向产生缩短的形变。 这是由于电效应转变为机械效应，或者说由电能转变为机械能的现 象，就是逆压电效应。
4-2 热释电材料与器件
4.2.3 热释电材料制备方法 TGS热释电单晶一般是通过降低温度法生长晶体，
对TGS饱和溶液进行缓慢降温，降低溶解度产生过饱和 以长出大尺寸优质单晶。LT单晶与铌酸锶钡单晶都是用 提拉法从熔体中生长的。热释电陶瓷的制备方法与压电 陶瓷的制备方法基本一致，都经过配料-混合磨细-预烧二次细磨-造粒-成型-排塑-烧结成形-外形加工-被电极-高 压极化-性能测试的流程。热释电薄膜的制备方法有溅射 法、脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法、流延法等。
热释电温度/红外辐射传感器其结构如图所示，一般由以 下部件构成：一个菲涅尔透镜，用来聚焦红外线，减少环境 中的红外辐射的干扰，并且将检测区域分为可见区和盲区， 当物体移动时，能产生变化的电信号；
热释电红外传感器结构与器件示意图
一个多层膜干涉滤光片，滤掉可见光和无线电波，只 让红外线经过菲涅尔透镜和滤光片照到热释电材料上；
在室温下工作的非制冷红外焦平面阵列（UFPA）是 红外热像仪的核心器件，UFPA由一个个铁电场效应晶体 管探测器构成，其中的铁电薄膜的极化受红外辐射而变化 时，漏极电流也随之发生变化。热释电探测器的性能参数 是影响整机性能的关键因素，包括响应率、噪声、噪声 等效功率、噪声等效温差、探测率、最小可分辨温度和 热响应时间等。UPFA基的红外热像仪已经广泛应用于工 业监测探测、战场侦察监视探测与瞄准、红外搜索与跟踪、 消防与环境监测、医疗诊断、海上救援、遥感等领域。
4.2.4 热释电材料器件 例1 温度/红外辐射传感器
任何物体只要温度高于0K，就会向外辐射红外线，温 度越高，红外辐射越强，而且能够显著地被物体吸收转变 成热量。当热释电温度/红外辐射传感器检测范围物体内有 温度变化时，就会使传感器内的热释电材料温度发生变化， 在两个电极表面产生电荷和电压，检测电压大小，就能获 知物体的温度变化量。热释电传感器拥有价格低廉，性能 稳定，可远距离/非接触探测的优点，在防盗报警、火灾警 报、非接触式开关、红外探测等领域广泛应用。
热释电 退火
热释电退火介绍热释电退火是一种利用热释电效应进行退火处理的方法。
热释电效应是指某些材料在温度变化时会产生电压。
通过控制材料的温度变化，可以改变材料的电性能，从而实现对材料的退火处理。
热释电效应的原理热释电效应是一种固体物质在温度变化时产生电压的现象。
这种效应的原理是基于材料的晶格结构和电荷分布的变化。
当材料的温度发生变化时，晶格结构会发生微小的变化，导致电荷分布的不均匀性。
这种不均匀性会导致电荷在材料内部的重新分布，从而产生电压。
热释电退火的原理热释电退火是通过控制材料的温度变化，改变材料的电性能。
热释电退火的原理是在材料的晶格结构中引入一定的缺陷，并通过控制温度的变化，使这些缺陷在热力学平衡的条件下重新分布和消失。
这样可以提高材料的晶格结构的完整性，减少晶格缺陷对材料性能的影响。
热释电退火的步骤热释电退火通常包括以下几个步骤：1.温度升高：将材料加热到一定温度，使材料的晶格结构发生变化。
2.保温：在一定温度下保持一段时间，使材料的缺陷重新分布和消失。
3.冷却：将材料冷却到室温，使其恢复到稳定的晶格结构。
热释电退火的应用热释电退火在材料科学和工程中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1.金属材料退火：热释电退火可以改变金属材料的晶格结构，提高材料的强度和韧性。
2.半导体材料退火：热释电退火可以改变半导体材料的电性能，提高材料的导电性。
3.陶瓷材料退火：热释电退火可以改变陶瓷材料的晶格结构，提高材料的抗压强度和耐磨性。
4.光学材料退火：热释电退火可以改变光学材料的晶格结构，提高材料的透光性和折射率。
热释电退火的优势和挑战热释电退火相比传统的退火方法具有一些明显的优势，但也存在一些挑战。
优势1.高效性：热释电退火可以在较短的时间内完成退火处理，提高生产效率。
2.精确性：热释电退火可以对材料进行精确的温度控制，实现对材料性能的精确调控。
3.节能性：热释电退火可以通过控制温度变化，减少能量的消耗，达到节能的目的。
10-电容器陶瓷
2，陶瓷电容器材料的性能要求
❖ (1)陶瓷的介电常数应尽可能地高。介电常数越高，陶瓷电容器的 体积可以做得越小。
❖ (2)陶瓷材料在高频、高温、高压及其他恶劣环境下，应能可靠、 稳定地工作。
❖ (3)介电损耗角正切要小。这样可以在高频电路中充分发挥作用， 对于高功率陶瓷电容器能提高电功功率。
❖ (4)比体积电阻要求高于1010Ω·m，这样可保证在高温下工作不至于 失效。
❖ 近年来，随着电子线路的小型化、高密度化的迅猛发展，
电子陶瓷作为电子工业基础的作用，越来越受到人们的重视， 在高技术领域也取得了重要地位。在世界的电容器市场中，陶 瓷电容器无论从现实的数量上还是从未来的市场潜力上，所占 份额都最大。在小型电脑、移动通信等设备日益轻、薄、短、 小，高性能，多功能化的过程中，对小体积、大容量电容器的 要求日益迫切。固体电解电容器只能适用于直流场合，因此在 交流的情况下，陶瓷电容器则具有其特殊的重要性。陶瓷电容 器以其体积小、容量大、结构简单、优良的高频特性、品种繁 多、价格低廉、便于大批量生产而被广泛地应用于家用电器、 计算机等通信设备、工业仪器仪表等领域。
压抑效应提高电性能。另外，它们也可起降低烧结温度的作用。
一般CaF2加入量＜2～3%，ZnO为1％左右。 ❖ D，ZrO2：金红石的高温结晶能力很强，烧结温度稍高或
保温时间稍长，都易形成粗晶结构，使材料产生微观结构不均
匀，密度降低，气孔率增大，造成材料电性能恶化，尤其在潮
湿环境中工作会吸湿，使tgδ迅速增大。为了克服上述问题， 常加入ZrO2或Zr(OH)4阻止粗晶形成，促使瓷质结晶细密均匀， 改善材料的防潮稳定性及频率稳定性。此外，ZrO2还有抑制钛 离子还原的作用，提高瓷的电气性能。氧化锆的用量一般不宜
先进陶瓷工艺学
先进陶瓷工艺学1、先进陶瓷是“采用高度精选或合成的化工原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的、便于进行结构设计，并且有优异特性的陶瓷”2、功能陶瓷：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。
3、非氧化物陶瓷是包括金属的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物等陶瓷的总称4、电介质陶瓷：电阻率大于108Ω·m的陶瓷，能继承受较强电压而不被击穿。
分为：绝缘陶瓷电容器陶瓷压电、热释电、铁电陶瓷5、铁电陶瓷：主晶相为铁电体的陶瓷材料。
6、热释电陶瓷：某些晶体中还可以由于温度变化而产生电极化的陶瓷7、敏感陶瓷:当作用于这些材料制作的元件上的某一个外界条件，如温度、压力、湿度、气氛、电场、光及射线等改变时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而能从这种元件上准确迅速地获得某种有用的信号。
8、“移峰效应”和“压峰效应”在铁电体中引入某种添加物生成固溶体，改变原来的晶胞参数和离子间的相互联系，使居里点向低温或高温方向移动，这就是“移峰效应”。
其目的是为了在工作情况下（室温附近）材料的介电常数和温度关系尽可能平缓，即要求居里点远离室温温度，如加入PbTiO3可使BaTiO3居里点升高。
压峰效应是为了降低居里点处的介电常数的峰值，即降低ε-T非线性，也使工作状态相应于ε-T平缓区。
例如在BaTiO3中加入CaTiO3可使居里峰值下降。
常用的压峰剂（或称展宽剂）为非铁电体。
如在BaTiO3加入Bi2/3SnO3，其居里点几乎完全消失，显示出直线性的温度特性，可认为是加入非铁电体后，破坏了原来的内电场，使自发极化减弱，即铁电性减小。
9、“软性”添加物：可以使陶瓷性能往“软”的方面变化，也就是提高弹性柔顺系数S，降低Qm，提高ε，增大tanδ，提高kp，降低EC，提高ρv等。
“硬性”添加物是指进入A位置的K+、Na+、以及进入B位置的Fe2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Mg2+、Al３+、Ga3+、In3+、Cr3+、Sc3+等金属离子。
陶瓷在光电领域的应用
陶瓷在光电领域的应用
陶瓷材料在光电领域的应用广泛，主要因其具有优异的光学、电学和热力学性能。
以下是陶瓷材料在光电领域的一些具体应用：
1. 透明陶瓷：高透明度的氧化铝、氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）、氧化镁铝尖晶石（MgAl2O4）等透明陶瓷材料被用于制备高功率激光器窗口材料、光纤连接器、透镜、光导管、光学传感器以及高强度照明设备的散热基板等。
2. 光电功能陶瓷：如铁电陶瓷（PZT、PLZT等）在电光调制器中应用广泛，它们可以将电信号转化为光信号或反之，实现光信息处理、光通信系统中的开关和调制功能。
3. 半导体陶瓷：氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等宽禁带半导体陶瓷在高温、高压和高频条件下表现出色，是制造高效能电力电子器件（如二极管、晶体管、LED灯珠等）的理想材料。
4. 光催化陶瓷：二氧化钛（TiO2）等光催化陶瓷在光照下能够分解有机污染物，应用于空气净化、水净化等领域，并且在太阳能转换和环境修复方面有着重要作用。
5. 光电传感器陶瓷：包括热释电陶瓷、光电导陶瓷等，应用于红外探测器、光敏电阻、光电池等器件中。
6. 激光陶瓷：Nd:YAG、Nd:YVO4等掺杂稀土元素的激光陶瓷，由于其优良的光学质量和良好的热稳定性，在固体激光器领域有重要应用。
7. 集成光路陶瓷基板：高性能陶瓷材料作为集成光路（Integrated Optics, IO）的基板材料，可提供良好的光传输通道，适用于微波光子学、光纤通信等领域。
综上所述，陶瓷材料在光电领域的应用不断拓宽和深化，成为现代光电技术发展中不可或缺的一部分。
pzt和pt陶瓷的热释电效应与晶格参数的关系
pzt和pt陶瓷的热释电效应与晶格参数的关系
热释电效应是指在温度变化下，物体表面电荷分布的改变，从而产生电势差的现象。
铁电陶瓷材料在热释电效应方面具有很好的应用前景，可以用于传感器、电源和设备控制等领域。
PZT和PT陶瓷是铁电陶瓷中应用广泛的两种材料。
它们的铁电性质与晶格参数密切相关。
本文将介绍PZT和PT陶瓷的热释电效应与晶格参数的关系。
PZT陶瓷的晶格参数是指晶体的晶格常数，通常用来描述物质的结构和性质。
PZT陶瓷是一种四方相铁电陶瓷，其晶格参数与热释电效应密切相关。
在PZT陶瓷中，热释电系数与电介质常数、铁电极化强度和温度有关。
晶格参数对这些参数的影响是很深远的。
与PZT陶瓷相比，PT陶瓷的晶格结构更为简单，其晶格参数也更易于确定。
PT陶瓷是一种钙钛矿型铁电陶瓷，其晶格参数与热释电效应的关系也已经得到了广泛的研究。
研究表明，PT陶瓷的热释电系数随着晶格常数a、b、c的增大而增大，与PZT陶瓷的情况类似。
但与PZT陶瓷不同的是，PT陶瓷的铁电极化强度随着晶格常数的增大呈现先增大后降低的趋势，也就是存在一个临界晶格常数，超过这个值以后铁电极化强度会逐渐降低。
热释电材料
的应用
的应用
热释电材料的最重要应用是热释电传感器和红外成像焦平面。室温红外探测器与列阵的主要工作原理是：当 热释电元件受到调制辐射加热后，晶片温度将发生微小变化，由此引起晶体极化状态的变化，从而使垂直于自发 极化轴方向的晶体单位表面上的电荷发生改变。
利用热释电材料制作的单元热释电探测器在国内外均已形成相当规模的产业。这些室温红外探测器在防火、 防盗、医疗、遥测以及军事等方面具有广泛的应用。热释电材料器件应用的最新发展是用于红外成像系统，即 “夜视”装置，这种装置基于各种物体在黑暗的环境中随其温度的变化而发射具有不同强度和波长的红外线的原 理，使红外摄像机能够接收到来自物体不同部位的不同强度和波长的红外线,从而产生不同强度的电信号,最后被 还原成可视图像。化改变的现象成为热释电效应。热释电效应的原因是晶体中存在着自发极化， 温度变化时自发极化也发生变化，当温度发生变化时所引起的电偶极矩不能及时被补偿时，自发极化就能表现出 来。晶体中温度发生了微小变化，则极化矢量P的改变可表达为热释电系数，这是热释电晶体的主要参数，晶体的 热释电效应是矢量描述，一般有三个分量。
具有对称中心的晶体不可能具有热释电效应，而在20类压电晶体中，也只有某些有特殊极轴方向的晶体才具 有热释电性质，故只有10种极性晶类才是热释电晶类。
铁电晶体
铁电晶体
铁电晶体这类晶体同样具有P值高、性能稳定的特点，但与热释电晶体不同的是在外电场作用下其自发极化 会改变方向。典型的有硫酸三甘肽(TGS)及其改性的材料。
热释电陶瓷
热释电陶瓷
热释电陶瓷与单晶体比较，制备容易，成本低。常用的有如下几种： ①钛酸铅陶瓷其居里温度高，热释电系数随温度的变化很小，是一种较好的红外探测器材料。 ②锆钛酸铅陶瓷是用量很大的压电陶瓷。陶瓷在室温附近具有较大的热释电系数。 ③锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷的居里点高，在常温下使用不退化，热释电性能良好。
陶瓷工艺设计学名词解释
流延成型：将粉体加入粘合剂混合成浆料，再把浆料放入流延机的料斗中，流经薄膜载体上，形成膜坯。
梯度陶瓷材料：在同一材料内不同方向上由一种功能逐渐连续分布为另一种功能的材料称为梯度材料。
生物活性陶瓷：能在材料界面上诱发特殊生物反应，从而在材料和组织间形成化学键性结合的生物陶瓷。
功能陶瓷：指具有电、磁、光、超导、声、生物、化学（答出7个中的5个）等及其功能转换的陶瓷。
压电陶瓷：由机械能转变为电能或电能转变为机械能的某些陶瓷微裂纹增韧：陶瓷材料中存在许多小于临界尺寸的微纹，这些微裂纹在负载作用下是非扩展性的，但大的裂纹在扩展中遇到这些裂纹时，使扩展裂纹转向，吸收能量，起到提高韧性的作用，称为微裂纹增韧。
反应烧结：通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，从而使坯体质量增加，孔隙减小，并烧结成为具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。
PTC陶瓷：具有正的温度系数的陶瓷材料（或随温度升高，陶瓷材料的电阻率增大的陶瓷材料）热释电陶瓷：因温度而引起表面电荷变化的陶瓷（某些陶瓷）。
表面强化韧化：由于氧化锆四方晶向单斜晶转变产生的体积膨胀，从而使表面产生压应力，起到强化和韧化的作用。
低膨胀陶瓷材料：指膨胀系数的绝对值小于2×10-6/℃的陶瓷材料。
敏感陶瓷材料：当作用于由这些材料制造的元件上的某一个外界条件，如温度、压力、湿度、气氛、电场、光及射线等改变时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而能从这种元件上准确迅速地获得有用的信号。
反应烧结：通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，坯体质量增加，孔隙率减小，并烧结成为具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。
压电效应：向压电陶瓷施加机械应力或电场后，在压电陶瓷的表面出现电荷或陶瓷沿极化方向发生形变，这种现象称为压电效应。
PTC效应：正温度系数效应，即陶瓷材料的体积电阻率随温度升高而升高的特性。
具缓变型、突变型等等。
人工极化：人工极化就是在电场作用下使材料内的电畴沿电场方向取向的过程，其结果是材料内部的正负电荷中心产生偏离而出现极化。
热释电的工作原理
热释电的工作原理
热释电是一种通过温差来产生电能的现象，其工作原理可以简述如下：
在热释电材料中，存在着正负电荷的分离。
当材料的温度发生变化时，正负电荷之间的电位差就会发生变化。
由于正负电荷之间的电势差，电子就会受到电场力的作用而发生移动，从而产生电流。
具体来说，热释电材料可以是各种晶体、陶瓷或高分子材料。
这些材料通常在室温下呈电中性，即正负电荷数量相等，没有电场。
但当温度发生变化时，材料内部的晶格结构也会发生变化。
当材料受热时，晶格结构发生振动变化，造成原子或分子的排列位置发生变化。
这个变化会导致正负电荷分布出现不均匀，从而形成电势差。
当热释电材料的一侧受热而另一侧温度较低时，电势差就会推动电子在材料中移动，从而形成电流。
这个电流可以通过导线传输到外部电路，供电器等设备使用。
总而言之，热释电的工作原理是基于材料在温度变化时，产生电势差从而推动电子移动，从而产生电流。
这样就可以将热能转化为电能，实现能量的利用。
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应用
陶瓷热释电材料应用很广，目前最主要的应用是作为 热释电探测器，其基本结构如图 所示。在金属管座中央， 固定金属导电基座，再于导电基座的中央用特种导电胶固 定 热释电晶片。晶片厚度为50μm，晶片表面上镀上电极。 由于晶片为高阻抗，所以用场效应 管(FET)进行阻抗变换。 为了减少噪声影响，FET装在金属壳内，金属壳上固定着 硅或者 锗窗口。
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钛酸铅与钛酸钡一样均属钙钛矿型的铁电体， 但介电常 数比钛酸钡小一个数量级，其居里温度 高，频率温度系数和 时间稳定性好。在极化时， 其位于TiO6八面体的Ti4+离子 可能会产生两种可能 的偏离中心的位置，比原来Ti4+的位 置高或者低， 如图所示，从而产生极化，导致压电 现象。 为了开发利用钛酸铅材料，人们进行了很多努 力，日本 的上田等人，通过在钛酸铅中同时添加 TiO2和MnO2等改 性剂，获得了密度高、机械强度 大，可进行高温高电场极化 处理的具有高电阻率 的陶瓷．
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制备
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原料处理
预烧
成型
极化
施电极
烧结
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原科处理 原料的纯度是制备优良压电陶瓷的首要条 件。通常来说，希望原料的纯度要高一 些，特 别是用量比较大的原料，如Pb304(或PbO)、Zr02 和Ti02等，若纯度低，引入杂质．所以纯度高些。 小剂量的原料则纯度要求可相对低些。以上原 料经水洗去除一些水溶杂质后烘干，然后进行 煅烧粉碎，通常希望颗粒度在 2ptm以下。
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一般电介质、压电体、热释电体、铁电体存在宏观条件
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热释电陶瓷是具有由于温度变化而引起自 发极化强度发生变化现象的陶瓷。热释电效应 的大小由热释电系数(P)衡量，热释电系数越大， 随温度变化产生的电压变化就越大。热释电陶 瓷种类主要有PbTi03和PZT（PbZrO3和PbTiO3的 固溶体）等，应用于控测红外辐射、遥测表面 温度及热再生热释电热机等领域。
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参考文献：
1.《新材料概论》 -郑子樵主编 2009 2.《压电铁电物理》 -王春雷等编著 2009 3.《材料物理基础》-任凤章主编 4.《材料物理性能》 -刘强，黄新友 5.《非制冷红外探测器用热释电陶瓷材料研究进展》-董显林, 毛朝梁, 姚春华, 曹 菲,王根水( 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海200050) 6.《科学与工程手册》-师昌绪 李恒德 周廉主编 7.《精细陶瓷：理论与实践》-陈祖熊 王坚编著 8.《陶瓷制品造型设计与成型模具》-杨裕国编著 9.《压电铁电物 4
Dream
PbTi03陶瓷
以钛酸铅(PbTiO3)为主晶相的陶瓷材料。钙 钛矿结构。具有居里温度高(约490℃)，相对介 电常数较低(约为200)，泊松比低(约为0.20)， 机械强度较高等特性。纯钛酸铅可用四氧化三铅 和二氧化钛为原料合成，但烧结困难，不易极化， 故常加入少量改性添加物，如二氧化锰、三氧化 二镧、二氧化铈、五氧化二铌、三氧化二硼等。 经高温烧结成制品。可用于制作高频陶瓷滤波器 振子，高温换能元件和热释电探测器等。
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热释电探测器的工作过程为： 1.接收辐射(红外辐射)产生温升； 2.由于温升而引起热释电晶片表面电荷的变化(极化变化)； 3.由于晶片表面电荷变化引起晶片上、下表面电势差的变化， 通过放大器使其转换成电压或电流进行测量。 热释电探测器比光探测器适用于更宽的频带范围，从X 光射线到微波范围均可适用；热释电探测器工作时，不必达 到热乎衡，这就使它既可在室温下工作，又具有响应快的特 点；热释电探测器的响应速度非常快，能探测一些相当快的 信号，如测出脉冲激光器的脉冲等；其时间常数已容易达到 纳秒级，甚至有的可达皮秒级。
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结构
钛酸铅(PbTiO3)是一种浅黄棕色固体，密度为 7．97g／cm3，溶于浓盐酸及氢氟酸，不溶于稀 硝酸、水和 碱。它具有铁电性、压电性、热释电 性、介电性等特性。钛 酸铅是一种钙钛矿结构的 铁电体，其居里点为490℃，顺电 相和铁电相点 群分别为m3m和4mm，室温时晶格常数为： a=0．3902nm；c=0．4156nm。
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谢谢观赏
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钛酸铅晶体结构的特点是由02-离子和Pb2+离子共同 近似按立方密堆积排列，Pb2+离子位于02-离子八面体 空隙中；Ti4+离子的配位数是6，形成的TiO6八面体以 顶角 相连，Pb2+又处于八面体TiO6空隙中，Pb2+离子的 配位数是12，如图所示。
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理想的钙钛矿型结构应为立方晶系，但钛酸 铅晶体常温下畸变为四方晶系结构，当温度高于 居里温度时，钛酸铅晶体为立方晶系，如图所示。
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性能
钛酸铅材料最早于1936年人工合成，但由于它在居 里 点495℃以下的结晶各向异性大，烧结后的晶粒容易 在晶界 处分离，得不到致密的、机械强度高的陶瓷；同 时由于矫顽 场(coercive field)大、极化困难。纯钛酸铅的 压电性能较 低，而且纯钛酸铅陶瓷很难烧结，当冷却通 过居里点时，由 于晶格畸变，就会碎裂为粉末。但一般 通过适当的掺杂，用 普通工艺即可制得高致密度的钛酸 铅陶瓷。
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施电极 在所有必要的机械加工或精加工完成之 后，便可以对制品施加电极。一般来说是将 含银涂料(银浆)涂于制品表面，并在600～ 800℃下烧结；对于薄片，可以通过溅射或蒸 发镀上一层镍镉作为电极。
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极化 与一般陶瓷不同的是，压电陶瓷烧结后还需极 化处理。这是因为刚烧结好的压电陶 瓷电畴无规取 向，故整体不呈压电性，只有通过极化处理使电畴 沿一特定方向极化后才显出压电性。同样一个配方， 极化条件不同，极化程度就不同，材料的性能指标 也就不同。
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预烧 经过煅烧粉碎的原料混合配料后要进行预烧，其目 的是为了使化学反应充分进行，预烧温度的选择有很重 要的意义。实验表明，如果预烧温度恰当，烧结温度可 以在很宽 的范围内波动，对致密度无显著影响，预烧温 度如果偏低，烧成温度无论如何提高(或延长保温时间)， 也不能得到很高的致密度。此外，预烧温度和保温时间 比较起来，预烧温度所起作用更为重要。
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根据非制冷红外焦平面探测器未来的发展趋 势,铁电薄膜以及介电模式工作的陶瓷材料将成为 成像应用的主要热释电材料。在薄膜材料方面, 首先要研制高性能的热释电薄膜, 并要求制备工 艺中的温度不要超过550 ℃, 以便与硅工艺相兼 容。介电模式工作的热释电材料中, 以BST 和PST 陶瓷为主流, 可以探索采用其他工艺来提高此类 材料的热释电性能。
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存在的问题及展望
从发现热释电效应至今, 非制冷红外探测器用热 释电材料已经得到了较为广泛的研究, 研发人员通过 各种途径来制备性能优良的热释电材料, 并取得了重 要的进展。从应用的角度看, 目前存在的主要问题为: (1) 材料的综合电性能 (2) 陶瓷的可加工性 (3) 薄膜材料制备工艺
热释电陶瓷
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热释电效应大约发现于公元前300年，不过热释电的现 代名称pyroelectricity是1824年才由布鲁斯特引入的．从 19世纪末开始，随着近代物理的发展，关于热释电效应的定 量和理论的研究日益发展．在20世纪60年代以来，激光和红 外技术的发展极大地促进了热释电效应及其应用的研究，丰 富并发展了热电理论，热释电效应及其应用已经成为凝聚态 物理和技术中活跃的研究领域之一。 绝缘或半绝缘的极性晶体因为温度均匀改变而发生的电 极化状态改变的现象称为晶体的热释电效应．热释电效应指 的是极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上 是温度的改变使在材料的两端出现电压或产生电流．
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成型 简单形状的制品通过模压法成型，不均匀截 面的条形制品可以通过挤压法成型，薄 板用流 延法或轧膜法成型，大的圆环和更复杂的形状用 注浆法成型。
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烧结 烧结温度范围主要是由化学组成决定的，低于烧结范围， 制品的气孔率高、致密 度低，压电性能也就差。如果超过 烧结范围的上限，则由于出现过多液相，会发生粘 连，或 严重失铅，也会导致性能下降。此外，烧结温度过高会使晶 粒过大，机械强度 变差。 由于压电陶瓷通常含有较多铅，而PbO(或Pb304)在高温 下挥发严重，为此在 烧结时应尽量争取封闭的方式。图为 常用的压电陶瓷烧结装置。烧结时升温速度和 保温时间主 要根据以下几个原则：①样品和坩埚不因升温太快而开裂； ②制品受到的温 度均匀，烧成一致；③高温停留时间尽量 短，以减少PbO的挥发。一般小样品升温速 度为5℃／min， 大样品应更慢些。高温保温时间一般在30min～1h。