电致伸缩效应与压电效应的区别

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某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团,即所谓“电畴”,它具有一定的极化,并且沿极化方向的长度往往与其他方向的长度不同。当有外加电场作用时,电畴会发生转动,使其极化方向与外加电场方向趋于一致,从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化,表现为弹性应变。这种现象称为电致伸缩效应。

电致伸缩效应也有逆效应,即具有电致伸缩效应的多晶材料在经受外加应力产生应变时,其总的极化强度将会发生变化,即表现为电极化(产生电场)。

因此,电致伸缩效应可以说与电极化现象有关(自极化)。

从上述的压电效应和电致伸缩效应的结果来看,两者有几乎相同的表现形式。其中,正压电效应的表现结果与逆电致伸缩效应相当,而逆压电效应的表现结果则与正电致伸缩效应相当。因此就宏观上来看,在实际应用中常把两者通称为压电效应,但必须注意到它们的物理意义有实质上的不同。在超声检测技术中,对压电材料施加交变电场,该材料将沿电场方向发生交变应变,从而能在与它紧密接触的介质中激发出机械振动波-超声波。

反之,对压电材料施加交变应力(即受到超声波的作用)而使该材料发生交变应变时,则会在该材料上产生交变电场,从而达到接收超声波的目的。

利用电致伸缩效应现象的压电换能器常用压电陶瓷,如锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BaTiO3)、铌酸铅(PbNb2O3)等。

压电式换能器的主要特点是电声转换效率高,特别是接收灵敏度高,但其机械强度较低(脆性大),因而在大功率应用上受到限制(不过目前的最新技术已能达到数百瓦到上千瓦的声辐射功率)。此外,某些单晶材料容易溶于水而失效(水解)。

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