压电材料与应用
压电材料的性质及应用
压电材料的性质及应用压电材料是指能够将机械能转化为电能或将电能转换为机械能的特殊材料。
这种材料通常具有独特的性质，使其在一些特殊的应用领域中非常有用。
本文将探讨压电材料的性质及其应用。
一、压电效应压电效应是压电材料的一种特殊性质，也是压电技术应用的基础。
当一个压电材料受到机械应力或力矩时，会产生电荷分离现象。
这种电荷分离现象导致了一个内部电场，从而产生一个电势差。
因此，压电材料不仅能够将机械能转化为电能，也能将电能转化为机械能。
二、压电材料的性质除了压电效应，压电材料还具有一些其他的特殊性质。
首先，压电材料具有高度的机械弹性。
这种弹性可以使其在机械特性较重要的应用中得到广泛应用。
其次，压电材料具有高度的热稳定性。
在高温环境下依然具有良好的机械和电学性质。
因此，它们可以被用作在高温环境下工作的传感器和执行机构。
最后，压电材料具有极佳的化学稳定性。
这种化学稳定性使其能够在各种酸、碱、盐和其他化学物质中得到良好的表现。
因此，它们被用于各种化学领域中。
三、压电材料的应用由于其独特的性质，压电材料在各种领域中得到广泛应用。
以下是压电材料在不同领域中的应用。
1. 声波、超声波技术声波和超声波技术是压电材料最广泛使用的领域之一。
压电材料被用于制造超声波传感器和发生器，用于激发和检测超声波。
这种技术被用于医疗、通讯、极限环境探测和材料测试等领域。
2. 动力学测量另一个压电材料应用领域是动力学测量。
它们被用于制造高精度加速度计和陀螺仪，用于航空航天、武器制造和石油勘探等领域中。
3. 机械控制压电材料也被用于机械控制领域。
它们被用于制造高精度调节器、精密运动平台和精密泵等设备。
这些设备被广泛用于先进制造领域。
4. 军事技术许多压电材料应用于军事领域。
例如，它们被用于制造声呐、水下挖掘机和远程探测设备等。
在军事领域中，它们经常被用来检测并调节雷达的效能和朝向。
5. 能源技术压电材料也可以用于能源领域。
它们被用来制造压电发电机，将机械能转化为电能并将其输送到电网中。
压电材料的研究和应用现状
压电材料的研究和应用现状一、概述压电材料是一类具有压电效应的特殊功能材料，它们能够将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。
自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料在科学研究和工业应用中就占据了重要地位。
随着科技的飞速发展，压电材料的研究和应用已经深入到众多领域，如传感器、换能器、振动控制、声波探测、生物医学等。
在压电材料的研究方面，科研人员一直致力于探索新型压电材料，优化其性能，拓宽其应用范围。
目前，压电材料的研究重点主要集中在压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等领域。
这些新型压电材料在压电常数、介电常数、机械品质因数等关键指标上不断取得突破，为压电材料的应用提供了更多可能性。
在应用方面，压电材料在传感器和换能器领域的应用尤为广泛。
例如，压电传感器可用于检测压力、加速度、振动等物理量，广泛应用于工业自动化、航空航天、环境监测等领域。
压电换能器则可用于声波的发射和接收，广泛应用于声呐、超声检测、通信等领域。
压电材料在振动控制、声波探测、生物医学等领域也展现出广阔的应用前景。
压电材料作为一种重要的功能材料，在科学研究和工业应用中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步，压电材料的研究和应用必将迎来更加广阔的天地。
1. 压电材料的定义与特性压电材料是一种特殊的功能材料，具有将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的能力。
这类材料在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差，这种现象称为“压电效应”。
反之，当压电材料置于电场中时，材料会发生形变，这种现象称为“逆压电效应”。
压电材料的这种特性使得它们在许多领域都有广泛的应用，如传感器、换能器、振动控制等。
压电材料的特性主要包括压电常数、介电常数、机械品质因数等。
压电常数反映了材料的压电效应强弱，是衡量压电材料性能的重要指标。
介电常数则描述了材料在电场作用下的电荷存储能力。
机械品质因数则反映了材料在振动过程中的能量损耗情况。
压电材料的应用领域
压电材料的应用领域压电材料是一类具有特殊物理性质的材料，具有压电效应，即在外加压力下能够产生电荷。
这使得压电材料在许多领域具有广泛的应用。
一、压电传感器领域1.压力传感器：利用压电材料的压电效应，将压力转化为电信号，广泛应用于各种压力测量领域，如工业控制、航空航天、汽车制造等。
2.加速度传感器：将压电材料作为传感器的敏感元件，可以通过测量物体的加速度或振动信号来确定其位置和运动状态，应用于惯性导航，机械振动和医药检测等领域。
3.声音传感器：压电材料能够将声波转化为电信号，广泛应用于麦克风、扬声器、声音检测等声音传感器领域。
二、压电器件领域1.压电陶瓷换能器：将电能转化为机械能，广泛应用于超声波发生器、超声波清洗机、声波喷雾器等超声波设备中。
2.压电陶瓷马达：将电能转化为机械能，能够实现精确的位置控制和振动驱动，广泛应用于精密仪器、精确加工设备等领域。
3.压电陶瓷电子滤波器：利用压电特性能够滤除特定频率信号，广泛应用于无线通信、雷达和电视等领域。
三、压电发电领域1.压电振动发电：利用压电材料的压电效应，将自然或人为振动能量转化为电能，广泛应用于无线传感器网络、自供电传感器、环境能量收集等领域。
2.压电风力发电：利用风的作用力使压电材料产生变形，从而产生电能，应用于微型风力发电机和环境能源收集等领域。
四、医疗领域1.超声诊断：利用压电材料的压电效应，产生超声波信号，应用于医学超声诊断中，如超声心动图、超声胃镜等。
2.手术刀：利用压电材料的压电特性，制成超声刀，用于切割和凝固组织，无血刀技术的一种。
五、其他领域1.电子经络仪：利用压电材料的特性，检测人体经络的状况，以及调节和疏通经络。
2.压电陶瓷电子烟：利用压电材料的特性，将电子烟加热，产生雾化效果，替代传统烟草。
总之，压电材料的应用领域非常广泛，涵盖了传感器、器件、发电、医疗等领域，随着科技的发展，压电材料在更多领域的应用将会不断扩展。
压电材料、原理、应用
前景和未来发展趋势
随着科技的不断进步，压电材料的应用前景广阔。未来的发展方向包括更高 灵敏度的传感器、更小尺寸的压电材料和更多创新的应用领域。
常见的压电材料
压电陶瓷
如铅锆钛酸钡陶瓷，具有良好的压电性能和稳定性。
压电聚合物
如聚乙烯偏氟乙烯，具有高灵敏度和柔性。
压电单晶
如石英和锂钽酸铌，具有优异的压电性能和热稳定性。
压电材料在传感器中的应用
1
压力传感器
利用压电材料的压电效应测量压力变
加速度传感器
2
化，广泛应用于工业、医疗和汽车领 域。
通过压材料的压电效应测量物体的
水下声纳
利用压电材料的压电效应发射 和接收声波，用于水下通信、 探测和导航。
压电材料在电子器件中的应用
压电陶瓷谐振器
利用压电材料的谐振特性产生稳定的频率，用于振荡电路和时钟系统。
压电陶瓷变压器
利用压电材料的能量转换特性实现高效率的电能转换和传输。
压电陶瓷马达
通过控制电压和频率实现精确的机械运动，用于精密定位和控制。
加速度，用于惯性导航、运动检测和
震动监测。
3
应变传感器
利用压电材料的压电效应测量结构物 的应变，用于结构健康监测和材料疲 劳性能评估。
压电材料在声波和超声波领域的应用
超声波成像
声波发生器
利用压电材料的压电效应产生 和接收超声波，用于医学成像、 材料检测和非破坏性测试。
通过施加电压激励压电材料， 产生声波用于通信、测距和声 音发生。
压电材料、原理、应用
压电材料可以通过压电效应将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能。 它们在各种领域中发挥着重要作用。
压电材料的定义
压电材料的基础原理与应用
压电材料的基础原理与应用作为一种重要的材料，压电材料在电子技术、信息技术、汽车、机械设备等领域都有广泛应用。
本文将介绍压电材料的基础原理以及其在各个领域的应用。
一、压电效应压电效应是指某些晶体材料在受到机械压力或施力时，会出现电荷分离的现象。
这种电荷分离现象称为压电效应。
简单来说，就是给这些材料施加机械力，可以使其产生电荷，并且产生电荷的大小与施加的压力成正比。
压电效应的产生与晶体材料的对称性有关。
在晶体材料内部，正负电性不均匀分布，会导致内部电偶极矩的存在。
当外力作用于材料表面时，电偶极矩受到扰动，变得不均匀，电子便会发生运动，从而产生电荷分离现象。
二、压电材料的分类根据压电材料的性质，可以将其分为无机压电材料和有机压电材料两大类。
1.无机压电材料无机压电材料是指由无机晶体、陶瓷或玻璃等制成的具有压电效应的材料，如石英、锆钛酸钠等。
它们具有硬度高、强度大、稳定性好等优点，因此在精密仪器、传感器、开关等领域有广泛应用。
2.有机压电材料有机压电材料是指由含有大量偶极基团的有机分子、聚合物体系等制成的材料，如聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）等。
它们具有柔软性好、易制备、可塑性强等优点，因此在医疗、柔性电子等领域有广泛应用。
三、压电材料的应用压电材料凭借着其优秀的性能，在各个领域得到广泛应用。
1. 电子技术领域压电材料作为一种智能材料，可以在电子技术领域发挥重要作用。
如原子力显微镜、纳秒振荡器、压电石英晶体振荡器等，都是利用压电效应来实现检测或控制。
2. 汽车领域汽车领域中，压电材料可以应用于汽车的减震器、刹车片、发电机、感应器等部件。
利用压电材料的特殊性质，可以减小汽车运行时的噪音和振动，提高汽车的安全性和运行效率。
3. 机械设备领域机械设备中，压电材料可以作为传感器，用于检测物体的压力、重量和形状等信息。
同时，它还可以作为执行器，将电能转换为机械能，实现对机器的控制。
4. 医疗领域在医疗领域，压电材料可以作为生物医学传感器，用于检测心跳、血压、体温等生理信息，可以大大提高医疗诊断的精准度。
压电材料的原理与应用
压电材料的原理与应用1. 压电材料的基本原理压电材料是一类具有压电效应的材料，意味着它们能够在受到外力作用时产生电荷或电势的变化。
压电效应是由于压电材料的晶体结构具有非对称性而引起的。
以下是压电材料的基本原理：•压电效应：压电效应是压电材料最重要的特性之一。
当压电材料受到外力作用时，它们的晶体结构发生变形，从而导致电荷分布的不均匀性。
这不均匀的电荷分布会在材料的表面产生电势差，形成电荷分离，从而产生电压。
•逆压电效应：逆压电效应是压电材料所具有的另一种特性。
在逆压电效应下，当压电材料的电场发生变化时，会导致晶体结构的变形。
逆压电效应实际上是压电效应的逆过程。
•压电系数：压电系数是衡量压电材料压电效应强度的指标。
它指的是压电材料在单位应力下产生的电子束或电势的比率。
压电系数越大，表示材料的压电效应越强。
2. 压电材料的应用领域压电材料由于其特殊的压电效应和逆压电效应，被广泛应用于许多领域。
以下是几个主要的应用领域：•传感器技术：压电材料通过测量电势差的变化，可以用作各种类型的传感器。
例如，压电材料可以用于压力传感器、加速度传感器、温度传感器等。
压电传感器广泛应用于汽车工业、医疗设备、机械工程等领域。
•声波技术：压电材料的压电效应可以将电能转化为声能，因此被广泛应用于声波技术领域。
例如，压电陶瓷可以用于制作声学换能器，将电信号转化为声音。
压电材料还可以用于声波发生器、超声波清洗器等设备。
•振动控制技术：压电材料的逆压电效应可以将电能转化为机械能，因此在振动控制技术中得到广泛应用。
压电材料可以用于制造振动阻尼器、振动传感器和振动发生器等。
•储能技术：压电材料可以用于储能技术中，通过电荷的积累和释放来存储和释放能量。
这使得压电材料成为用于制作电池、超级电容器等储能设备的理想材料。
3. 压电材料的未来发展趋势•多功能性：未来，压电材料将朝着多功能性的发展方向发展。
例如，研究人员正在努力将压电材料与其他功能材料结合，以实现多种功能，如光电一体化、声电一体化等。
压电材料的制备与应用
压电材料的制备与应用压电现象是指当某些特定晶体或陶瓷材料受到机械应力时，会产生电荷分离并产生电势差。
这种现象被称为压电效应，在很多现代电子设备中有着重要的应用。
压电材料能够将机械能转化为电能，也能将电能转化为机械能。
本文将从压电材料的制备和应用两个方面来论述。
一、压电材料的制备1. 陶瓷方法陶瓷方法是压电材料制备的主要方法之一。
通过陶瓷方法制备出来的陶瓷材料具有压电性能稳定，结晶度高，不易被污染等优点，但也存在一定的制备难度和生产成本高的弊端。
2. 非晶合金方法非晶合金方法是一种新型的压电材料制备方法。
这种方法制备出来的材料具有良好的压电性能，优点是结晶度低、成本低，缺点是性能易受温度和湿度等因素影响。
3. 热压法热压法是一种比较常见的压电材料制备方法。
这种方法将压电材料粉末放置在一定的压力下，加热到一定温度，使其复合成形成一种具有压电性能的材料。
二、压电材料的应用1. 传感器压电材料可用于制作传感器，这种传感器利用压电效应将压力转化成电信号进行测量，可测量的范围包括低于1帕级别及大于100兆帕级别的压力，广泛应用于汽车、机械、管道等领域中。
2. 声音器件压电陶瓷材料也可以用于声音器件中。
它们的压电效应可以将电信号转换为压力震动，进而产生声音，这种材料可用于电子游戏、电视机等电子产品中。
3. 振动源压电材料可用于制作振动源，其先将电信号转化为机械肢体振动，再将机械肢体振动转化为声源振动，从而达到声音放大的效果。
这种振动源广泛应用于家庭影院、数字音响等领域中。
4. 移动器件压电材料可以调节移动器件的尺寸，可用于制作石英晶体谐振器、电声转换器等移动器件，能够实现电信号之间的转化。
总结压电材料的制备与应用是一门深奥的学科，从制备方法到应用领域都需要了解相关知识。
随着科技的不断发展，针对压电材料的研究将呈现出更大的发展空间。
压电材料的研究和应用现状
压电材料的研究和应用现状一、本文概述压电材料是一类具有独特物理性质的材料，它们能在机械应力作用下产生电荷，或者在电场作用下发生形变。
这一特性使得压电材料在众多领域，如传感器、执行器、能量转换和收集等方面具有广泛的应用前景。
本文旨在全面概述压电材料的研究和应用现状，分析其在不同领域中的优势和局限性，并探讨未来可能的发展方向。
我们将回顾压电材料的基本理论和性质，包括压电效应的起源、压电常数等关键参数的定义和测量方法。
然后，我们将重点关注压电材料的主要类型，如压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物等，介绍它们的制备工艺、性能特点以及适用场景。
接着，我们将深入探讨压电材料在传感器和执行器领域的应用。
在这一部分，我们将分析压电材料如何被用于制作压力传感器、加速度计、振动能量收集器等设备，并讨论其在实际应用中的优势和挑战。
我们还将关注压电材料在能源领域的应用，如压电发电和压电储能等。
我们将展望压电材料的未来发展趋势。
在这一部分，我们将讨论新型压电材料的开发、性能优化以及新应用场景的拓展等问题，并探讨压电材料在未来可能带来的技术革新和产业变革。
通过本文的阐述，我们希望能为读者提供一个全面而深入的压电材料研究和应用现状的概览，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。
二、压电材料的分类压电材料，作为一种具有压电效应的特殊材料，可以根据其组成和性质进行多种分类。
最常见的分类方式是根据材料的晶体结构和化学成分，将压电材料分为压电晶体、压电陶瓷和压电聚合物三大类。
压电晶体：压电晶体是最早发现具有压电效应的材料，如石英晶体。
这类材料具有良好的压电性能和稳定性，因此在高精度测量、振荡器、滤波器等领域有广泛应用。
然而，由于晶体材料的加工难度大，成本高，限制了其在一些领域的应用。
压电陶瓷：压电陶瓷是通过一定的陶瓷工艺制备而成的压电材料，如铅锆钛酸盐（PZT）等。
这类材料具有较高的压电常数和介电常数，易于加工成各种形状，因此在传感器、执行器、换能器等领域得到了广泛应用。
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迄今为止，可被考虑的无铅压电陶瓷体系有： 1.BaTiO3基无铅压电陶瓷 a（1-x） BaTiO3-xABO3（A=Ba、Ca等，B=Zr、Sn、Hf、Ce等） I II I II b （1-x） BaTiO3-xA B O3 （A =K、Na，B =Nb、Ta） c（1-x） BaTiO3-xAII0.5NbO3 （AII=Ca、Sr、Ba）
材料 Kp Kt d33 (PC/N)
g33 (×10－3Vm/N)
F15-6 15PZTPZT-4 F15-7 15F C-1 P-5 PS PZTPZT-8 F3 SW2 SW3 PGB PZTPZT-7 F 2-6 BTBT-2
0.62 0.58 0.52 0.57 0.58 0.55 0.59 0.59 0.51 0.56 0.32
压电材料性能指标 压电材料性能指标
Kt Kp
K33 K15 K31
3、机械品质因数Qm
压电材料性能指标 压电材料性能指标
压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。 压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。机械品质因数Qm 是反映能量消耗大小的一个参数。 越大，能量消耗越小。 是反映能量消耗大小的一个参数。Qm越大，能量消耗越小。机械品质因数 的定义式是： Qm的定义式是：
压电材料概述
压电陶瓷
优点：抗酸碱，机电耦合系数高，易制程任意形状，价格 优点：抗酸碱，机电耦合系数高，易制程任意形状， 便宜。 便宜。 缺点：温度系数大，需高压极化处理(kV/mm) (kV/mm)。 缺点：温度系数大，需高压极化处理(kV/mm)。
压电聚合物
优点：低声学阻抗特性，柔软可做极薄的组件。 优点：低声学阻抗特性，柔软可做极薄的组件。 缺点：压电参数小，需极高的极化电场(MV/mm) 缺点：压电参数小，需极高的极化电场(MV/mm)
五元系 压电陶瓷
Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3 Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Cd1/2W1/2)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3
压电陶瓷系统 压电陶瓷系统
d33=56(10-12库/牛) g33=33(10-3伏·米/牛) 米 工艺性差 粉化，PbO易挥发 易挥发） （粉化，PbO易挥发）
二元系Pb(ZrTi)O 二元系Pb(ZrTi)O3压电陶瓷
相 结 构 晶体结构 居里温度 Tc 类 别 <Tc >Tc PbZrO3 PbTiO3 钙钛矿结构 钙钛矿结构 正交晶系 正交晶系 230℃ 490℃ 230℃ 490℃ 反铁电体 铁电体 c/a= c/a =0.981<1 c/a=1.063>1 立方顺电相
4、频率常数N 频率常数N
压电材料性能指标 压电材料性能指标
对某一压电振子， 对某一压电振子，其谐振频率和振子振动方向长度 的乘机为一个常数， 频率常数。 的乘机为一个常数，即频率常数。
N=fr×l
其中： 其中： fr为压电振子的谐振频率； 为压电振子的谐振频率； 为压电振子振动方向的长度。 l为压电振子振动方向的长度。
压电陶瓷系统 压电陶瓷系统
2.Bi1/2Na1/2TiO3基无铅压电陶瓷
a b c d e (1-x)BNT-xBi0.5K0.5TiO3 (1-x)BNT-xATiO3(A=Ba、Sr、Ca或由它们组成的复合离子） (1-x)BNT-xAINbO3（AI=K、Li、Na） (1-x)BNT-xAIBIIO3（AI=Bi、La；BII=Cr、Fe、Sc、Mn） (1-x)BNT-xBaTiO3-yBiFeO3
薄圆片径向振动 薄板厚度伸缩振动 细长棒K 细长棒 33振动 薄板切变K 薄板切变 15振动
Np=fr×D Nt=fr×t N33=fr×l N15=fr×lt
D为圆片的直径 为圆片的直径 t为薄板的厚度 为薄板的厚度 l为棒的长度 为棒的长度 lt为薄板的厚度
压电陶瓷系统 压电陶瓷系统
压电陶瓷是什么？ 压电陶瓷是什么？
Qm = 2π 谐振时振子储存的机械能 每一谐振周期振子所消耗的机械能
f a2 Qm = 2πf r R(C0 + C1 )( f a2 − f r2 )
其中： 其中： fr为压电振子的谐振频率 fa为压电振子的反谐振频率 R为谐振频率时的最小阻抗 min（谐振电阻） 为谐振频率时的最小阻抗Z 谐振电阻） 为谐振频率时的最小阻抗 C0为压电振子的静电容 C1为压电振子的谐振电容
压电材料性能指标 压电材料性能指标
1、压电常数d33
压电常数是反映力学量（应力或应变）与电学量（电位移或电 场）间相互耦合的线性响应系数。当沿压电陶瓷的极化方向（z 轴）施加压应力T3时，在电极面上产生电荷，则有以下关系式：
D3 = d 33T3
式中d33为压电常数，足标中第一个数字指电场方向或电极 面的垂直方向，第二个数字指应力或应变方向；T3为应力；D3 为电位移,它是压电介质把机械能（或电能）转换为电能（或 机械能）的比例常数，反映了应力（T）、应变（S）、电场 （E）或电位移（D）之间的联系，直接反映了材料机电性能的 耦合关系和压电效应的强弱。
因此，PbZrO3和PbTiO3的结构相同，Zr4+与Ti4+的半径 相近，故两者可形成无限固溶体，可表示为Pb(ZrxTi1-x)O3， 简称PZT瓷。
多元系Pb(TiZr)O 多元系Pb(TiZr)O3压电陶瓷
一些性能往往是互相克制的， 一些性能往往是互相克制的，如： 增加↑ Qm 增加↑ ，则KP减小 ↓ ； ε增加↑，则tanδ增大↑ ； 增加↑ tanδ增大↑ 增大 KP增加 ↑，则热稳定性↓。 则热稳定性↓ 国内比较常见的PZT瓷料的性能K =0.10～0.40， 国内比较常见的PZT瓷料的性能KP=0.10～0.40， PZT瓷料的性能 =500～ ,具有比较宽的覆盖范围 具有比较宽的覆盖范围， Qm=500～3600 ,具有比较宽的覆盖范围，能满足一般压电 器件的要求，但这些性能都不是最佳值。 器件的要求，但这些性能都不是最佳值。 1965年以来，人们通过在PZT的基础上再固溶另一种组 1965年以来，人们通过在PZT的基础上再固溶另一种组 年以来 PZT 而形成的三元系、 分更复杂的复合钙钛矿化合物Pb(B 分更复杂的复合钙钛矿化合物Pb(B1B2)O3而形成的三元系、 四元系甚至五元系压电陶瓷以获得更好的压电性能。 四元系甚至五元系压电陶瓷以获得更好的压电性能。
压电陶瓷系统 压电陶瓷系统
3.NaNbO3基无铅压电陶瓷 A（1-x）NaNbO3-xAINb2O6 b（1-x）NaNbO3-xAITiO3 4.铋层状结构压电陶瓷 a Bi4Ti3O12基无铅压电陶瓷 b MBi4Ti4O15基无铅压电陶瓷 c MBi2Nb2O9基无铅压电陶瓷（M=Sr、Ca、Ba、 Na0.5Bi0.5等) d 复合铋层状结构压电陶瓷
4.压电复合材料 4.压电复合材料
压电陶瓷与聚合物的复合，同时兼具陶瓷的高压电性能，又有聚合物的 韧性，一些指标特别优异。0-3型、1-3型、3-3型。
各种压电材料的优缺点
压电单晶 优点： 值较大，有良好的温度特性。 优点：Q值较大，有良好的温度特性。 缺点：制程困难，价格贵。 缺点：制程困难，价格贵。
压电陶瓷振子（具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶瓷体） 的机械能与其形状和振动模式有关，不同的振动模式将有相应的机电耦 合系数,。 如对薄圆片径向伸缩模式的耦合系数为Kp（平面耦合系数）； 薄形长片长度伸缩模式的耦合系数为K31（横向耦合系数）； 圆柱体轴向伸缩模式的耦合系数为K33（纵向耦合系数）等。
压电材料与应用
主要内容 1.压电材料概述 1.压电材料概述 2.压电材料的性能指标 2.压电材料的性能指标 3.压电陶瓷体系 3.压电陶瓷体系 4.压电陶瓷制备工艺 4.压电陶瓷制备工艺 5.压电材料的应用 5.压电材料的应用
压电材料概述
压电材料的原理
压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引 起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励 电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。
是一种具压电效应的多晶体。 是一种具压电效应的多晶体。因生产工艺和陶瓷相近而得名。
压电陶瓷材料分类
压电陶瓷系统 压电陶瓷系统
钛酸铅(PbTiO3)系压电陶瓷； 锆酸铅(PbZrO3)系压电陶瓷 压电陶瓷 ： 1 1）一元系压电陶瓷； 2）二元系压电陶瓷； 3）三元系压电陶瓷； 4）四元系压电陶瓷。 锆钛酸铅 PbTiO3-PbZrO3(PZT) 1965年问世的PCM，它由锆 酸铅PbZrO3钛酸铅PbTiO3铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 三成分配比而成。
2、机电耦合系数Kp
压电材料性能指标 压电材料性能指标
机电耦合系数K是一个综合反映压电陶瓷的机械能与电能之间耦合关 系的物理量，是压电材料进行机—电能量转换能力的反映。机电耦合系 数的定义是：
通过逆压电效应转换所得的机械能 K = 转换时输入的总电能
2
或
K2 = 通过正压电效应转换所得的电能 转换时输入的总机械能
一元系压电陶瓷
BaTiO3陶瓷 工作温区窄 Tc=120℃ 热稳定性差 易极化 Kp =0.354 d33=191(10-12库/牛) g33=11.4(10-3伏·米/牛) 米 工艺性好
压电陶瓷系统 压电陶瓷系统
PbTiO3陶瓷 工作温区宽 Tc=490℃ 热稳定性好 难极化 Kp =0.095
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3 Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3
三元系
Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3 Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3
压电陶瓷