压电材料
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子高，多用来作标准频率控制的振子、高选择性（多属高频狭带通）的滤波
器以及高频、高温超声换能器等。
细晶粒压电陶瓷
以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多畴晶粒组成的多晶材料，减小粒径至亚微 米级，可以改进材料的加工性，可将基片做地更薄，可提高阵列频率，降低换能器阵列的
损耗，提高器件的机械强度，减小多层器件每层的厚度，从而降低驱动电压，这对提高叠
响烧结条件及最终产品的性能。
四、二次细磨:目的是将预烧过的压电陶瓷粉末再细振混匀磨细,为成瓷均匀性能一致打好基础。 五、造粒:目的是使粉料形成高密度的流动性好的颗粒。方法可以手工进行但效率较低，目前高
效的方法是采用喷雾造粒。此过程要加入粘合剂。
六、成型：目的是将制好粒的料压结成所要求的预制尺寸的毛坯。
十二、老化测试：陶瓷性能稳定后检测各项指标，看是否达到了预期的性能要求。
相比较而言，压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状， 但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差，因而适合于大功率换能器和 宽带滤波器等应用，但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性
弱，介电常数很低，受切型限制存在尺寸局限，但稳定性很高，机械品质因
层变压器、制动器都是有益的。减小粒径有好处，但同时也带来了降低压电效应的影响。 为了克服这种影响，人们更改了传统的掺杂工艺，使细晶粒压电陶瓷压电效应增加到 与粗晶粒压电陶瓷相当的水平。现在制作细晶粒材料的成本已可与普通陶瓷竞争了。近年 来，人们用细晶粒压电陶瓷进行了切割研磨研究，并制作出了一些高频换能器、微制动器 及薄型蜂鸣器（瓷片20-30um厚），证明了细晶粒压电陶瓷的优越性。随着纳米技术的发 展，细晶粒压电陶瓷材料研究和应用开发仍是近期的热点。
用开发仍是许多压电陶瓷工作者关心的课题。
压电陶瓷-高聚物复合材料
无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机
压电材料的性能，并能产生两相都没有的特性。因此，可以根据需要，综合
二相材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器。它的接收灵敏度很高，
比普通压电陶瓷更适合于水声换能器。
谢谢观看！
压电材料
上海大学理学院 刘清正 16720094
目录
① 压电效应
② 压电材料 ③ 压电材料的应用
压电效应的发现
• 1880年，法国物理学家P. 居里和J.居里兄弟发现，把重物放在石英晶体上，晶体 某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。这一现象被称为压电效应。 • 1881年，居里兄弟通过实验验证了逆压电效应，即在外电场作用下压电体会产生 形变，并得出了正逆压电常数。 • 1910年，德国物理学家沃德马.沃伊特发表著作《晶体物理学教科书》（Lehrbuch der Kristallphysilk,Textbook on Crystal Physics）。这本书描述了20种能够 产生压电效应的自然晶体，并用张量分析来严格定义压电常数。
压电陶瓷片
压电陶瓷的工艺
一、配料：进行料前处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各种原材料，注意少量的添加剂要
放在大料的中间。
二、混合磨细:目的是将各种原料混匀磨细,为预烧进行完全的固相反应准备条件.一般采取干磨
或湿磨的方法。小批量可采取干磨，大批量可采取搅拌球磨或气流粉碎的方法，效率较高。
三、预 烧：目的是在高温下,各原料进行固相反应,合成压电陶瓷.此道工序很重要。会直接影
七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。 八、烧结成瓷：将毛坯在高温下密封烧结成瓷。此环节相当重要。 九、外形加工:将烧好的制品磨加工到所需要的成品尺寸。 十、被电极：在要求的陶瓷表面设置上导电电极。一般方法有银层烧渗、化学沉积和真空镀膜。
十一、高压极化：使陶瓷内部电畴定向排列，从而使陶瓷具有压电性能。
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PbTiO3系压电陶瓷
PbTiO3系压电陶瓷具最适合制作高频高温压电陶瓷元件。虽然存在PbTiO3
陶瓷烧成难、极化难、制作大尺寸产品难的问题，抑制晶粒长大，从而得到
各个晶粒细小、各向异性的改性PbTiO3材料。近几年，改良PbTiO3材料报道
较多，在金属探伤、高频器件方面得到了广泛应用。目前该材料的发展和应
两种压电效应
压电材料
压电材料就材料种类而言，有压电单晶体、压电多晶体（压电陶瓷）、 压电聚合物和压电复合材料四大类；就材料形态来看，有压电材料（含厚膜） 和压电薄膜两大类。
• 压电陶瓷：一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。
这是一种具有压电效应的材料。压电陶瓷泛指压电多晶体。如：钛酸钡BT、锆钛酸铅 PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT等。
器以及高频、高温超声换能器等。
细晶粒压电陶瓷
以往的压电陶瓷是由几微米至几十微米的多畴晶粒组成的多晶材料，减小粒径至亚微 米级，可以改进材料的加工性，可将基片做地更薄，可提高阵列频率，降低换能器阵列的
损耗，提高器件的机械强度，减小多层器件每层的厚度，从而降低驱动电压，这对提高叠
响烧结条件及最终产品的性能。
四、二次细磨:目的是将预烧过的压电陶瓷粉末再细振混匀磨细,为成瓷均匀性能一致打好基础。 五、造粒:目的是使粉料形成高密度的流动性好的颗粒。方法可以手工进行但效率较低，目前高
效的方法是采用喷雾造粒。此过程要加入粘合剂。
六、成型：目的是将制好粒的料压结成所要求的预制尺寸的毛坯。
十二、老化测试：陶瓷性能稳定后检测各项指标，看是否达到了预期的性能要求。
相比较而言，压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状， 但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差，因而适合于大功率换能器和 宽带滤波器等应用，但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性
弱，介电常数很低，受切型限制存在尺寸局限，但稳定性很高，机械品质因
层变压器、制动器都是有益的。减小粒径有好处，但同时也带来了降低压电效应的影响。 为了克服这种影响，人们更改了传统的掺杂工艺，使细晶粒压电陶瓷压电效应增加到 与粗晶粒压电陶瓷相当的水平。现在制作细晶粒材料的成本已可与普通陶瓷竞争了。近年 来，人们用细晶粒压电陶瓷进行了切割研磨研究，并制作出了一些高频换能器、微制动器 及薄型蜂鸣器（瓷片20-30um厚），证明了细晶粒压电陶瓷的优越性。随着纳米技术的发 展，细晶粒压电陶瓷材料研究和应用开发仍是近期的热点。
用开发仍是许多压电陶瓷工作者关心的课题。
压电陶瓷-高聚物复合材料
无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机
压电材料的性能，并能产生两相都没有的特性。因此，可以根据需要，综合
二相材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器。它的接收灵敏度很高，
比普通压电陶瓷更适合于水声换能器。
谢谢观看！
压电材料
上海大学理学院 刘清正 16720094
目录
① 压电效应
② 压电材料 ③ 压电材料的应用
压电效应的发现
• 1880年，法国物理学家P. 居里和J.居里兄弟发现，把重物放在石英晶体上，晶体 某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。这一现象被称为压电效应。 • 1881年，居里兄弟通过实验验证了逆压电效应，即在外电场作用下压电体会产生 形变，并得出了正逆压电常数。 • 1910年，德国物理学家沃德马.沃伊特发表著作《晶体物理学教科书》（Lehrbuch der Kristallphysilk,Textbook on Crystal Physics）。这本书描述了20种能够 产生压电效应的自然晶体，并用张量分析来严格定义压电常数。
压电陶瓷片
压电陶瓷的工艺
一、配料：进行料前处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各种原材料，注意少量的添加剂要
放在大料的中间。
二、混合磨细:目的是将各种原料混匀磨细,为预烧进行完全的固相反应准备条件.一般采取干磨
或湿磨的方法。小批量可采取干磨，大批量可采取搅拌球磨或气流粉碎的方法，效率较高。
三、预 烧：目的是在高温下,各原料进行固相反应,合成压电陶瓷.此道工序很重要。会直接影
七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。 八、烧结成瓷：将毛坯在高温下密封烧结成瓷。此环节相当重要。 九、外形加工:将烧好的制品磨加工到所需要的成品尺寸。 十、被电极：在要求的陶瓷表面设置上导电电极。一般方法有银层烧渗、化学沉积和真空镀膜。
十一、高压极化：使陶瓷内部电畴定向排列，从而使陶瓷具有压电性能。
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PbTiO3系压电陶瓷
PbTiO3系压电陶瓷具最适合制作高频高温压电陶瓷元件。虽然存在PbTiO3
陶瓷烧成难、极化难、制作大尺寸产品难的问题，抑制晶粒长大，从而得到
各个晶粒细小、各向异性的改性PbTiO3材料。近几年，改良PbTiO3材料报道
较多，在金属探伤、高频器件方面得到了广泛应用。目前该材料的发展和应
两种压电效应
压电材料
压电材料就材料种类而言，有压电单晶体、压电多晶体（压电陶瓷）、 压电聚合物和压电复合材料四大类；就材料形态来看，有压电材料（含厚膜） 和压电薄膜两大类。
• 压电陶瓷：一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。
这是一种具有压电效应的材料。压电陶瓷泛指压电多晶体。如：钛酸钡BT、锆钛酸铅 PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT等。