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压电材料的分类及介绍

日期:2020-07-07浏览:897次

  压电材料的种类甚多,概括起来,可按如下进行分类:
  压电单晶体除天然石英之外,还有人工研制的许多种类,如磷酸二氢氨(ADP),磷酸二氢钾(KDP)等,但由于它们的性能存在某种缺陷,随着人造石英的大量生产和压电陶瓷性能的提高,这些晶体大多已基本不用。
 
  压电薄膜如氧化锌和氮化铝等是当今微波器件的关键材料。
 
  但应用重要和用量大的压电材料仍然是石英和各类多晶压电陶瓷。与其它压电体相比,压电陶瓷具有一系列优点,如易于制造,可成批量生产,成本低,不受尺寸和形状的限制,可在任一方向极化,可通过调节组分改变材料的性能,而且耐热、耐湿和化学稳定性好等。
 
  早发现有压电性的陶瓷是BaTiO3,当今还广泛应用的Pb(Zr,Ti)O3(PZT)二元系压电陶瓷具有BaTO3压电陶瓷不可媲美的压电性。在二元系PZT组成中加入Pb(Mg1/3Nb2/3)O3后制成三元系透明压电陶瓷PCM(PCM是松下电器公司的商品名称)其性能与PZT中加入Pb(Mn1/3Sb2/3)O3(缩写PMS)后制成PMS压电陶瓷,PMS压电陶瓷改变了PZT陶瓷Qm高但Kp低的规律。用La置换一部分Pb的Pb1-xLax(Zryti1-y)1-(x/4)O3组成的陶瓷是PLZT陶瓷,是一种很有价值的新型电子材料,其薄片具有电控可变双折射,电控可变光散射等特性,可用作光阀、光电调制器和光记忆元件。PZT、PCM、PMS等压电陶瓷均含有大量的Pb,制造过程会污染环境,国内外积极开展K1-xNaxNbO3,SrBi4Ti4O16等无Pb压电陶瓷的研究。
 
  近20年来,压电陶瓷的应用领域不断扩大,不同的压电器件对压电陶瓷的性能提出了特定的要求。为了达到设计各类压电器件对压电性能的不同要求,材料研究人员在单元系、二元系、三元系、四元系压电陶瓷的基础上广泛地研究了组成和添加剂,有的研究单位几乎把化学元素周期表中所有可以组合的元素都进行了组合试验。当前,各种压电陶瓷已能满足设计压电器件的一般要求,但随着应用领域的扩展,越来越要求更高性能的压电陶瓷。20世纪末期,适用于高频范围的钛酸铅系和铌酸盐系等压电陶瓷引起材料研究者的高度重视,它们可广泛用于无损检测、医疗诊断、水听器和各种形式的传感器。

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