壓電陶瓷詳細介紹：從原理到應用的詳細過程

"piezo"（壓電）一詞是從希臘語中的“壓力”一詞派生而來的。1880年，雅克?保羅?居里和皮埃爾?居里發(fā)現施加壓力能在石英、電氣石等多種晶體中產生電荷，他們將這種現象稱為"piezoelectric effect"（壓電效應）。后來，他們發(fā)現電場可以使壓電材料變形。這種效應被稱為"inverse piezoelectric effect"（逆壓電效應）。當科學家發(fā)現在施加電場時鈦酸鋇能在一個有效范圍內利用壓電特性，產業(yè)突破 >>便伴隨著壓電陶瓷而來。壓電效應目前用于點火器、揚聲器和信號轉換器等多種日常用品。此外，由于內燃機中的壓電控制噴射閥減少了傳遞時間，大大改善了平滑度和廢氣質量，壓電促動器技術也在汽車技術中得到認可。

極化壓電陶瓷的膨脹

機電性能

D 電通密度，T 機械應力，E 電場，S 機械應變，S 機械應變，d 壓電應變常數，εT 介電常數（T=常數），sE 柔度或彈性系數（E=常數）

動態(tài)行為激發(fā)振蕩的壓電體的機電特性可用電氣等效電路圖表示。C0是指介質的電容。包含C1、L1和 R1的串聯電路描述了彈性變形、有效質量（慣性）和內部摩擦產生的機械損失等機械性能的變化。然而，此振蕩電路的描述僅適用于機械固有諧振附近的頻率。大多數壓電材料參數是通過對共振時的特殊試驗體進行阻抗測量來確定。串聯和并聯共振都被用來確定壓電參數，分別對應最小阻抗fm和最大阻抗fn的充分逼近值。

振蕩狀態(tài)或模式與變形是由個體的幾何形狀、機械-彈性特征以及電場和極化的方向決定的。

PZT壓電陶瓷的發(fā)展歷程

1954年美國的研究人員發(fā)現鋯鈦酸鉛（PZT）陶瓷具有良好的壓電性能，其機電耦合系數近于BaTiO3的一倍。在之后的30年間，PZT以其強又穩(wěn)定的壓電性能成為應用最廣的壓電材料，該種材料的出現使得壓電器件從傳統(tǒng)的換能器及濾波器擴展到引燃引爆裝置、電壓變壓器及壓電發(fā)電裝置等。如果把BaTiO3作為單元系壓電陶瓷的代表，那么PZT可作為二元系壓電陶瓷的代表。PZT壓電陶瓷由于它的性能參數多樣性、振動模式的研究與開發(fā)利用以及器件制作技術的進步等因素，促使它在近十年來發(fā)展甚為迅速，應用日趨廣泛。

（1）坯體制備

（2）瓷件燒結和機械加工

（3）上電極

（4）極化

PZT壓電陶瓷的應用

（1）高位移新型壓電制動器

（3）用于主動減震和降噪的壓電器件