压电陶瓷

学业设计(论文)

压电陶瓷

系别：应用化学与环境工程系专业（班级）：14级应用化学（升本）班作者（学号）：陈云飞（51432221018）指导教师：李宗群（硕士）

完成日期： 2015年5月4日

蚌埠学院教务处

1 引言 ............................................................................................................... - 1 -

1.1 概况................................................................................................................. - 1 -

1.2 压电效应......................................................................................................... - 1 -

1.3压电性能.......................................................................................................... - 2 -

1.4 压电陶瓷材料主要参数的确定..................................................................... - 4 -

1.5 压电陶瓷的极化工艺..................................................................................... - 4 -

1.6 压电陶瓷材料................................................................................................. - 5 - 参考文献................................................................................................................ - 12 -

蚌埠学院本科设计（论文）

压电陶瓷

摘要：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。它在工业生产和日常生活中得到

了广泛的应用。由压电陶瓷构成的超高精度、低能耗、控制简便的驱动器 ,

在精密工程中起到了非常重要的作用。

关键词：功能陶瓷材料；压电效应

陈云飞：压电陶瓷

Piezoelectric ceramic

Abstract：Piezoelectric ceramic, a kind of to mechanical energy and electric energy conversion of functional ceramic materials with each other, belongs to the

inorganic nonmetallic materials. This is a kind of piezoelectric effect of the

material. It's in industrial production and has been widely used in daily life.

Composed of piezoelectric ceramic ultra high precision, low energy consumption,

easy control of the drive, has played a very important role in precision

engineering.

Key words：Functional ceramic materials；Piezoelectric effect

蚌埠学院本科设计（论文）

压电陶瓷

1 引言

1.1 概况

压电陶瓷，是一种新型的功能陶瓷，是一种将机械能转换成电能的陶瓷材料，利用这一特性可以制作高精密度的仪器，在工业生产中起到至关重要的作用，这是一个重要的课题，是功能陶瓷一个重要的应用。在1880年，居里兄弟首先在单晶上发现压电效应。在1940年前，人们知道有两类铁电体：罗息盐和磷酸二氢钾盐，具有压电性。在1940年后，发现了BaTiO3是一种铁电体，具有强的压电效应。是压电材料发展的一个飞跃。在1950年后，发现了压电PZT体系，具有非常强和稳定的压电效应，具有重大实际意义的进展。在1970年后，添加不同添加剂的二元系PZT陶瓷具有优良的性能，已经用来制造滤波器、换能器、变压器等。随着电子工业的发展，对压电材料与器件的要求就越来越高了，二元系PZT已经满足不了使用要求，于是研究和开发性能更加优越的三元、四元甚至五元压电材料。

1.2 压电效应

压电效应产生的根源是晶体中离子电荷的位移，当不存在应变时电荷在晶格位置上分布是对称的，所以其内部电场为零。但当给晶体施加应力则电荷发生位移，如果电荷分布不在保持对称就会出现净极化，并将伴随产生一个电场，这个电场就表现为压电效应。

压电陶瓷（piezoelectric ceramics），是指经直流高压极化后，具有压电效应的铁电陶瓷材料。晶体受到机械力的作用时，表面产生束缚电荷，其电荷密度大小与施加外力大小成线性关系，这种由机械效应转换成电效应的过程称为正压电效应（力→形变→电压）。晶体在受到外电场激励下产生形变，且二者之间呈线性关系，这种由电效应转换成机械效应的过程称为逆压电效应（电压→形变）。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等