分享壓電材料分類及介紹

分享壓電材料分類及介紹

      壓電單晶體除天然石英之外，還有人工研制的許多種類，如磷酸二氫氨（ADP），磷酸二氫鉀（KDP）等，但由于它們的性能存在某種缺陷，隨著人造石英的大量生產(chǎn)和壓電陶瓷性能的提高，這些晶體大多已基本不用。

      壓電薄膜如氧化鋅和氮化鋁等是當(dāng)今微波器件的關(guān)鍵材料。

 但應(yīng)用重要和用量大的壓電材料仍然是石英和各類多晶壓電陶瓷。與其它壓電體相比，壓電陶瓷具有一系列優(yōu)點，如易于制造，可成批量生產(chǎn)，成本低，不受尺寸和形狀的限制，可在任一方向極化，可通過調(diào)節(jié)組分改變材料的性能，而且耐熱、耐濕和化學(xué)穩(wěn)定性好等。

壓電材料的種類較多，簡單概括起來，可按如下進(jìn)行分類：

 一類是無機壓電材料，分為壓電晶體和壓電陶瓷，壓電晶體一般是指壓電單晶體；壓電陶瓷則泛指壓電多晶體。

 壓電陶瓷是指用必要成份的原料進(jìn)行混合、 成型、高溫?zé)Y(jié)，由粉粒之間的固相反應(yīng)和燒結(jié)過程而獲得的微細(xì)晶粒無規(guī)則集合而成的多晶體。具有壓電性的陶瓷稱壓電陶瓷，實際上也是鐵電陶瓷。在這種陶瓷的晶粒之中存在鐵電疇，鐵電疇由自發(fā)極化方向反向平行的180 疇和自發(fā)極化方向互相垂直的90 疇組成，這些電疇在人工極化（施加強直流電場）條件下，自發(fā)極化依外電場方向充分排列并在撤消外電場后保持剩余極化強度， 因此具有宏觀壓電性。 如：鈦酸鋇 BT、鋯鈦酸鉛 PZT、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰PBLN、改性鈦酸鉛 PT等。這類材料的研制成功，促進(jìn)了聲換能器，壓電傳感器的各種壓電器件的改善和提高。

 壓電晶體一般指壓電單晶體， 是指按晶體空間點陣長程有序生長而成的晶體。這種晶體結(jié)構(gòu)無對稱中心，因此具有壓電性。如水晶（石英晶體）、鎵酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體管鈮酸鋰、鉭酸鋰等。

 相比較而言，壓電陶瓷壓電性強、介電常數(shù)高、可以加工成任意形狀，但機械因子較低、電損耗較大、穩(wěn)定性差，因而適合于大功率換能器和寬帶濾波器等應(yīng)用，但對高頻、高穩(wěn)定應(yīng)用不理想。石英等壓電單晶壓電性弱，介電常數(shù)很低，受切型限制存在尺寸局限，但穩(wěn)定性很高，機械因子高，多用來作標(biāo)準(zhǔn)頻率控制的振子、高選擇性（多屬高頻狹帶通）的濾波器以及高頻、高溫超聲換能器等。近來由于鈮鎂酸鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 單晶體（ Kp ≥ 90%, d33 ≥ 900 ×-3C/N,10ε≥ 20,000）特異，外上都開始這種材料的研究，但由 于其居里點太低，離使用化尚有一段距離。

 二類是有機壓電材料， 又稱壓電聚合物， 如偏聚氟乙烯 （PVDF）（薄膜） 及其它為代表的其他有機壓電（薄膜） 材料。

 這類材料及其材質(zhì)柔韌， 低密度， 低阻抗和高壓電電壓常數(shù) (g)等優(yōu)點為世人矚目，且發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在水聲超聲測量，壓力傳感，引燃引爆等方面獲得應(yīng)用。不足之處是壓電應(yīng)變常數(shù)（d）偏低，使之作為有源發(fā)射換能器受到很大的限制。

 三類是復(fù)合壓電材料， 這類材料是在有機聚合物基底材料中嵌入片狀、棒狀、桿狀、或粉末狀壓電材料構(gòu)成的。至今已在水聲、電聲、超聲、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。如果它制成水聲換能器， 不僅具有高的靜水壓響應(yīng)速率，而且耐沖擊，不易受損且可用與不同的深度。