什么是压电陶瓷
压电陶瓷 指混合氧化物形成的多晶 (氧化锆, 氧化铅, 氧化钛, ETC。) 经过高温烧结和固相反应, 并通过直流高压极化处理使其具有压电效应. 铁电陶瓷的总称, 它是一种可以将机械能和电能相互转化的功能陶瓷材料.
压电陶瓷 是一类具有压电特性的电子陶瓷材料. 与不含铁电成分的典型压电石英晶体的主要区别在于，构成其主要成分的晶相都是铁电晶粒.
分类 压电陶瓷
按晶体结构的主要成分, 压电陶瓷可分为钙钛矿型, 钨青铜型, 铋层状和烧绿石型.
按组件类型, 压电陶瓷可分为单位制, 二进制系统, 三元系统和多元素系统.
压电陶瓷 准备过程
实际生产中使用的压电陶瓷的制备过程一般包括配料等几个重要过程, 球磨, 预烧, 成型, 塑料去除, 烧结, 和极化.
预烧条件包括温度, 升温速率, 保持时间, 温度均匀性, 气氛, 配料密度, ETC。;
塑料放电条件包括升温速率, 保持时间, 气氛;
新的成型方法包括压力成型, 塑料成型和浆料成型;
烧结条件包括烧结温度, 升温速率, 保持时间, 冷却速度, 冷却方式等.
压电陶瓷加工工艺 – 切割
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应用范围 压电陶瓷
压电陶瓷 是可以将机械能和电能相互转换的信息功能陶瓷材料. 除了压电, 压电陶瓷还具有介电特性, 弹性, ETC。, 并已广泛应用于医学影像, 声学传感器, 声换能器, 超声波马达, ETC.
除了应用于高科技领域, 压电陶瓷在日常生活中的应用也很广泛. 例如, 我们周围有很多抽烟的朋友. 在正常情况下, 他们的口袋里会有一个打火机. 大多数常用的打火机都是通过尖端放电由压电陶瓷点燃的.
通常来说，一般来说, 压电陶瓷的应用可分为变频调速, 换能器传感和光电设备.
1. 压电陶瓷变频调速装置
压电频率控制装置包括滤波器, 谐振器和延迟线, ETC. 这些设备用于倍线机, 微型计算机, 彩电延时电路, 之类的. 压电陶瓷片 (压电振子) 在外来交流电压的作用下会产生一定频率的机械振动.
一般来说, 这种振动的幅度很小, 但当外加电压的频率与压电振子的固有机械振动频率相同时, 会引起共振, 并且振幅会大大增加. 此时, 交变电场通过逆压电效应产生应变, 应变通过正压电效应产生电流.
利用压电振子的特性, 各种过滤器, 谐振器, ETC. 可以制造, 具有良好的频率稳定性, 高精准度, 适用频率范围广, 小尺寸, 不吸潮, 和长寿, 特别是在多通道通信设备中. 可提高抗干扰性能, 因此取代了相当一部分的电磁振荡器和滤波器, 而且这个趋势还在发展.
2. 压电换能器
压电换能器利用压电陶瓷的压电效应和逆压电效应实现电能和声能的相互转换. 压电超声换能器就是其中之一, 是一种在水下发射和接收超声波的水声装置.
在声波的作用下, 水中的压电换能器会在换能器两端感应出电荷, 这是声波接收器; 如果在压电陶瓷片上施加交变电场, 陶瓷片有时会变薄有时会变厚, 同时, 它振动并发出声波. 这是一个超声波发射器.
压电换能器也广泛应用于水上航行, 海洋探测, 精密测量, 超声波清洗, 固体探伤, 医学影像, 超声诊断, 和超声疾病治疗行业. 当今压电超声换能器的另一个应用领域是遥测和遥控系统, 其具体应用实例主要有压电陶瓷蜂鸣器, 压电点火器, 和超声波显微镜.
3. 在光电领域的应用
除了压电效应, 压电陶瓷也有热释电效应, 光弹性和光电效应. 这方面的应用包括: 调光器, 光阀, 光电显示器, 光信息存储, 图像存储与显示, 和电子控制的多色滤光片. 透明铁电陶瓷 (PLZT) 是一种有价值的新型电子材料, 开辟了压电陶瓷材料在电光应用领域的发展. 可变范围广，成本低.
4. 压电驱动器
压电致动器由压电陶瓷材料锆钛酸铅制成 (压电陶瓷). 如果使用单片压电陶瓷PZT, 需要在两端施加5KV的电压，才能得到约5KV的驱动位移 10 1 厘米厚的 PZT 微米. 向 PZT 施加如此高的电压可能会导致绝缘击穿并造成机械损坏.
由于压电陶瓷的变形量与厚度无关, 已开发出堆叠式压电致动器. 压电陶瓷被做成很薄的薄片 (0.05 毫米压电陶瓷片现在可以生产), 多个压电陶瓷基板机械串联, 并联在电路上, 然后烧结在一起.
这样, 施加数百伏的电压可获得大的驱动位移. 在应用程序中, 体积小的柔性铰链结构, 无机械摩擦, 没有许可, 和高运动灵敏度也被开发用于位移放大.
5. 微型定位器
微型定位器主要用于微米和亚微米精度的定位控制, 如光学仪器的生产, 光纤对接, 高精度三维微动台, 高精度加工与隧道效应研究.
在定位技术, 传统定位设备, 例如滚动或滑动导轨, 精密斜楔机构, 涡轮凸轮机构, 变速杆机构和其他机械传动微位移驱动构成定位机构, 由于存在较大的间隙和摩擦, 所以无法实现超精准定位.
采用压电致动器结合柔性铰链放大机构可以克服上述缺点，实现微纳米级的超精密定位.
6. 超声波马达
超声波马达是一种新型马达, 由压电陶瓷材料驱动. 在交变电场下, 陶瓷产生拉伸现象. 当弹性体中激发出某种超声波频率的振动和波动时, 弹性体表面借助摩擦力推动与其接触的物体.
通常通过各种振动模式的转换和重组, 压电马达可将压电体的简单拉伸模式转换为所需的驱动模式，可用于产生旋转或直线运动.
7. 主动振动控制
主动振动控制利用压电陶瓷的智能功能 (压电陶瓷不仅可以感应噪声信号, 还发出与噪声信号相位相反、强度相等的声信号，起到抵消噪声的作用), 它主要用于飞机, 潜水艇和军用车辆的主动噪声控制是一项非常有用的高科技，将在未来的军事领域发挥重要作用.
8. 超声波医疗
应用最广泛的压电超声医疗仪器是B型超声诊断仪. 本诊断仪采用压电陶瓷制成的超声波发生探头.
它发出的超声波在人体内传播, 而身体各组织对超声波的反射和透射作用不同. 反射的超声波被压电陶瓷接收器转换成电信号, 并显示在屏幕上, 根据哪个位置, 可以看到每个内脏器官的大小和有无病变. B超常用于检查内脏病变组织 (如质量, ETC。).
压电陶瓷也可用于超声治疗. 当进入人体的超声波达到一定强度时, 能使人体某一部位发热并轻微震动, 可以起到推拿按摩的作用, 并达到治疗目的, 比如治疗关节, 肌肉和其他软组织创伤和劳损. 此外, 超声波也可以用来粉碎身体结石, 如胆结石, 肾结石, 尿路结石, ETC.
简而言之, 作为现代工业生产中的主要功能材料, 压电陶瓷受到众多高科技产业的青睐, 比如电子技术, 航天, 生物学研究, ETC. 相信随着相关技术水平的提高, 压电陶瓷材料的品质将得到进一步提升，并应用于更多行业, 以自身优势推动材料发展.
