文档介绍：湖南工学院学院:材料与化学工程专业:无机非金属材料工程学号:09701540130姓名:姜庭燕时间:5月16日 压电陶瓷材料—PZT陶瓷压电陶瓷材料简介压电陶瓷,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。1、压电陶瓷材料的基本原理压电效应的原理是,如果对压电材料施加压力,它便会产生电位差(称之为正压电效应),反之施加电压,则产生机械应力(称为逆压电效应)。如果压力是一种高频震动,则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系确实非常有意思。压电材料能够因机械变形产生电场,也能够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功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。二、PZT压电陶瓷的发展压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。当在某些各向异性的晶体材料上施加机械应力时,在晶体的某些表面上会有电荷出现。这一效应称为正压电效应,晶体的这一性质,称为压电性。1880年,居里兄弟最早发现电气石具有压电效应,1881年,居里兄弟实验发现,在晶体上施加电压时,则晶体会产生几何形变。这一效应被称为逆压电效应,并给出石英相同的正逆压电常数。1894年沃伊特(Voigt)指出,仅无对称中心的20种点群的晶体才可能具有压电效应。石英是压电晶体的代表,它一直被广泛应用至今。利用石英的压电效应可制成振荡器和滤波器等频控元件。在第一次世界大战中,居罩的继承人朗之万,为了探测德国的潜水艇,用石英制成了水下超声探测器,从而揭开了压电效应应用史的光辉篇章。自发现压电性能以来,压电学己成为晶体物理学的一个重要分支。直到1944年,人们对“压电陶瓷”这个术语仍不理解。大约在1940年以前,只知道有两类铁电体,一类是罗息盐与某些关系密切的酒石酸盐;一类是磷酸二氢钾和它的同晶型物。前者是一种在高温下具有压电性的晶体,在技术上具有使用价值,可是它有容易潮解的缺点;后者要在极低的温度(低于148℃)下才具有压电性,因此工程上应用价值不大。二次大战中,1942年到1945年期间,美国的韦纳等人、苏联的伍尔和戈德曼、日本的小川分别发现钛酸钡(BaTiO3)具有异常高的介电常数。此后不久,有人发现BaTi03具有压电性。BaTiO3陶瓷的发现是压电陶瓷材料的一个飞跃。在此以前,压电材料只是压电单晶材料。从此以后,压电材料有了两大类:压电单晶和压电陶瓷。1947年,美国Roberts在BaTiO3陶瓷上,施加高压进行极化处理,获得了压电陶瓷的压电性,同年,美国出现了用BaTi03陶瓷制造的留声机用拾音器。由于BaTiO3压电陶瓷材料和石英晶体、罗息盐压电单晶相比,具有制备容易,且可制成任意形状和任意极化方向的产品等优点,随后,日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电