壓電材料測試儀分析壓電材料的應用及發(fā)展趨勢
當你在點(diǎn)燃煤氣灶或熱水器時(shí),就有一種壓電陶瓷已悄悄地為你服務(wù)了一次。生產(chǎn)廠(chǎng)家在這類(lèi)壓電點(diǎn)火裝置內,藏著(zhù)一塊壓電陶瓷,當用戶(hù)按下點(diǎn)火裝置的彈簧時(shí),傳動(dòng)裝置就把壓力施加在壓電陶瓷上,使它產(chǎn)生很高的電壓,進(jìn)而將電能引向燃氣的出口放電,于是,燃氣就被電火花點(diǎn)燃了。壓電陶瓷的這種功能就叫做壓電效應。
壓電材料可以因機械變形產(chǎn)生電場(chǎng),也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機械變形,這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如,壓電材料已被用來(lái)制作智能結構,此類(lèi)結構除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能,在未來(lái)的飛行器設計中占有重要的地位。
什么是壓電材料?
壓電材料(piezoelectric material),受到壓力作用時(shí)會(huì )在兩端面間出現電壓的晶體材料。利用壓電材料的特性可實(shí)現機械振動(dòng)(聲波)和交流電的互相轉換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件中,例如地震傳感器,力、速度和加速度的測量元件以及電聲傳感器等。
壓電材料種類(lèi)
1壓電單晶
石英(SiO2,J·居里和P·居里兄弟于1880年發(fā)現的),性穩定,但價(jià)格高,一般僅用于標準儀器或要求較高的傳感器中;
優(yōu)點(diǎn):Q值較大,有良好的溫度特性。
缺點(diǎn):制程困難,價(jià)格貴。
2壓電陶瓷材料
PZT、BaTiO3、PTiO3、鉍層狀陶瓷等。
優(yōu)點(diǎn):抗酸堿,機電耦合系數高,易制程任意形狀,價(jià)格便宜。
缺點(diǎn):溫度系數大,需高壓極化處理(kV/mm)。
3壓電聚合物
聚二氟乙烯(PVF2)是目前發(fā)現的壓電效應較強的聚合物薄膜,當在膜厚方向加直流高壓電場(chǎng)極化后,就可以成為具有壓電性能的高分子薄膜。這種薄膜有可撓性,并容易制成大面積壓電元件。這種元件耐沖擊、不易破碎、穩定性好、頻帶寬。為提高其壓電性能還可以摻入壓電陶瓷粉末,制成混合復合材料(PVF2—PZT)。
優(yōu)點(diǎn):低聲學(xué)阻抗特性,柔軟可做極薄的組件。
缺點(diǎn):壓電參數小,需*的極化電場(chǎng)(MV/mm)。
4壓電復合材料
壓電陶瓷與聚合物的復合,同時(shí)兼具陶瓷的高壓電性能,又有聚合物的韌性,一些指標特別優(yōu)異。0-3型、1-3型、3-3型。