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壓電(dian)陶瓷(ci)片百(bai)年發展(zhan)史的簡介
您所在的位置:主頁>壓電陶瓷片百年發展史的簡介壓電陶瓷片是指把氧化物混合(氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等)高溫燒結、固相反應后而成的多晶體,并通過直流高壓極化處理使其具有壓電效應的鐵電陶瓷的統稱,是一種能將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。
由于具有較好的(de)力學性(xing)能(neng)和(he)穩定(ding)的(de)壓電(dian)性(xing)能(neng),壓電(dian)陶瓷(ci)片作為一種重要的(de)力、熱、電(dian)、光敏(min)感功能(neng)材料,已經在傳感器、超(chao)聲換能(neng)器、微位移器和(he)其它(ta)電(dian)子元器件等方面得到了廣(guang)泛(fan)的(de)應用。
隨著材料(liao)工藝的(de)不斷(duan)研究和(he)改(gai)良,以及電子、信息、航空(kong)航天等(deng)高科(ke)技(ji)領(ling)域日新(xin)月異的(de)發展,作為含(han)高智能(neng)新(xin)型材料(liao)的(de)壓電陶瓷片的(de)生產技(ji)術和(he)應用開發是人們關(guan)注的(de)熱(re)門(men)課(ke)題(ti)。
壓(ya)電(dian)陶瓷片是(shi)(shi)一類(lei)具有壓(ya)電(dian)特性的(de)電(dian)子(zi)陶瓷材料(liao),與典(dian)型(xing)的(de)不包(bao)含(han)鐵電(dian)成分的(de)壓(ya)電(dian)石英晶體(ti)的(de)主要區別是(shi)(shi):構成其(qi)主要成分的(de)晶相(xiang)都是(shi)(shi)具有鐵電(dian)性的(de)晶粒。
由(you)于(yu)陶瓷(ci)(ci)是(shi)晶粒(li)隨機(ji)取(qu)向的(de)(de)多晶聚集體,因此(ci)其中(zhong)各個鐵電(dian)(dian)晶粒(li)的(de)(de)自(zi)發極(ji)化(hua)(hua)矢量也是(shi)混亂取(qu)向的(de)(de). 為了使(shi)(shi)陶瓷(ci)(ci)能表現出宏(hong)觀(guan)的(de)(de)壓電(dian)(dian)特性,就必(bi)須在壓電(dian)(dian)陶瓷(ci)(ci)片燒成并于(yu)端面被復(fu)電(dian)(dian)極(ji)之(zhi)后,將其置于(yu)強直流電(dian)(dian)場下進行極(ji)化(hua)(hua)處理,以使(shi)(shi)原來(lai)混亂取(qu)向的(de)(de)各自(zi)發極(ji)化(hua)(hua)矢量沿(yan)電(dian)(dian)場方向擇優(you)取(qu)向經(jing)過極(ji)化(hua)(hua)處理后的(de)(de)壓電(dian)(dian)陶瓷(ci)(ci)片,在電(dian)(dian)場取(qu)消(xiao)之(zhi)后,會(hui)保留一定的(de)(de)宏(hong)觀(guan)剩(sheng)余極(ji)化(hua)(hua)強度(du),從而(er)使(shi)(shi)陶瓷(ci)(ci)具有(you)了一定的(de)(de)壓電(dian)(dian)性質。
發展歷史
880年,居里兄(xiong)弟(di)首先發現電氣石(shi)的壓電效應,從此開(kai)始了壓電學的歷史。
88年,居里兄弟實驗驗證了逆(ni)壓電(dian)效應,給出石英相同的正逆(ni)壓電(dian)常數。
894年,Voigt指出,僅無對(dui)稱中心(xin)的二十種點群的晶體(ti)才有可能具有壓(ya)(ya)電(dian)(dian)效應,石英(ying)是壓(ya)(ya)電(dian)(dian)晶體(ti)的一種代表,它被取得應用(yong)。次世界大(da)戰,居里的繼承人郎(lang)之萬,先利用(yong)石英(ying)的壓(ya)(ya)電(dian)(dian)效應,制成了水(shui)下超聲探(tan)測(ce)器,用(yong)于探(tan)測(ce)潛水(shui)艇,從而揭開了壓(ya)(ya)電(dian)(dian)應用(yong)史篇(pian)章。
壓(ya)(ya)電材料及其應用(yong)取得劃時代的(de)(de)進展應歸咎于第(di)二次世界(jie)大戰中發現了(le)BaTiO3陶(tao)瓷(ci),947年,美國Roberts在BaTiO3陶(tao)瓷(ci)上,施加(jia)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)進行極(ji)化處理,獲得了(le)壓(ya)(ya)電陶(tao)瓷(ci)片的(de)(de)電壓(ya)(ya)性,隨后,日本積極(ji)開展利用(yong)BaTiO3壓(ya)(ya)電陶(tao)瓷(ci)片制作超(chao)聲換(huan)(huan)能器(qi)、高(gao)(gao)頻換(huan)(huan)能器(qi)、壓(ya)(ya)力(li)傳感器(qi)、濾波器(qi)、諧振器(qi)等各種(zhong)壓(ya)(ya)電器(qi)件的(de)(de)應用(yong)研(yan)究,這(zhe)種(zhong)研(yan)究一直(zhi)進行到50年代中期(qi)。
955年(nian),美(mei)國B.Jaffe等(deng)人發現了(le)比(bi)BaTiO3壓(ya)電(dian)性更(geng)優(you)越的(de)(de)PZT壓(ya)電(dian)陶瓷片,促使壓(ya)電(dian)器(qi)件的(de)(de)應用(yong)(yong)研究又大(da)大(da)地(di)向前推進了(le)一(yi)大(da)步。BaTiO3時代難于實(shi)(shi)用(yong)(yong)化的(de)(de)一(yi)些用(yong)(yong)途,特別是壓(ya)電(dian)陶瓷片濾波(bo)器(qi)振(zhen)器(qi),隨(sui)著PZT的(de)(de)問世,而迅速地(di)實(shi)(shi)用(yong)(yong)化,應用(yong)(yong)聲表面波(bo)(SAW)的(de)(de)濾波(bo)器(qi)、延遲線和振(zhen)蕩器(qi)等(deng)SAW器(qi)件,在七十(shi)年(nian)代后期也(ye)取得了(le)實(shi)(shi)用(yong)(yong)化。
80年代后期至(zhi)今(jin),人們研制(zhi)(zhi)出馳豫(yu)鐵(tie)電體(ti)陶瓷材(cai)料(liao),在此基(ji)礎(chu)上(shang)(shang)有成功研制(zhi)(zhi)出馳豫(yu)鐵(tie)電體(ti)單(dan)晶材(cai)料(liao),為(wei)三維(wei)超聲波成像(xiang)奠定了基(ji)礎(chu)。目前,人們將(jiang)納米技術應用到壓電材(cai)料(liao)的制(zhi)(zhi)作工藝(yi)上(shang)(shang)已(yi)取得(de)新的突破。
目前,世(shi)界(jie)各國正(zheng)在(zai)大力研制開(kai)發無鉛壓電陶瓷片,以保護環境和追求(qiu)健康...
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