压电陶瓷简介课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,自然界中的压电材料石英,自然界中的压电材料石英,1,压电陶瓷,压电陶瓷,2,高分子压电材料（压电薄膜）,高分子压电材料（压电薄膜）,3,压电陶瓷历史,1880,年 法国的,P.Curie,和,J.Curie,兄弟在研究热电性与晶体对称 性的关系时发现了正压电效应这一物理现象，他们所 报导的这些晶体中就有后来广为研究的罗息盐,(NaKC4H4O6.4H2O,酒石酸钾钠,),。,1881,年 李普曼,(G.Lippman),根据能量守恒和电荷量守恒的 原理，推测逆压电效应,(Converse piezoelectric effect),的存在，这一预言很快就被居里兄弟用实验所证实。后来 发现了磷酸二氢钾、硫酸锂单水化合物和,BaTiO3,等重要压电晶体,。,压电陶瓷历史1880年 法国的P.Curie和J.Curi,4,1916年 朗之万(Langevin)用压电石英晶体作成水下发射和接收 换能器，这是最早的压电换能器，并用于探测水下的物体。,1918 年 卡迪（Cady）研究了罗息盐晶体在机械谐振频率特有的电性能，导致罗息盐电声组件问世。,1921年 相继研制成功石英谐振器和滤波器，开创 了压电效应在稳频、计时和电子技术方面 的应用。,压电陶瓷历史,1916年 朗之万(Langevin)用压电石英晶体作成水下,5,1947,年采用,BaTiO3,压电陶瓷制成了拾音器，这对压电材料的应用具有重大意义，极大地刺激了 压电陶瓷材料的研究与应用开发。,1969,年发现聚偏氟乙烯薄膜制程的驻极体具有优良的压电性后，聚合物驻极体的研究和应用迅速发展起来。,压电陶瓷历史,1947年采用BaTiO3压电陶瓷制成了拾音器，这对压电,6,常见的压电陶瓷材料,1,、钛酸钡（,BaTiO,3,）压电陶瓷具有较高的压电系数和介电常数，机械强度不如石英。,2,、锆钛酸铅,Pb,（,ZrTi,）,O,3,系压电陶瓷（,PZT,）压电系数较高，各项机电参数随温度、时间等外界条件的变化小，在锆钛酸铅的基方中添加一两种微量元素，可以获得不同性能的,PZT,材料。,3,、铌镁酸铅,Pb(MgNb)O,3,-PbTiO,3,-PbZrO,3,压电陶瓷（,PMN,）具有较高的压电系数，在压力大至,700kg/cm,2,仍能继续工作，可作为高温下的力传感器。,常见的压电陶瓷材料1、钛酸钡（BaTiO3）压电陶瓷具有较高,7,压电原理,石英的晶体结构,(,b,),(,a,),+,+,-,-,-,Y,X,X,Y,硅氧离子的排列示意图,(,a,)硅氧离子在,Z,平面上的投影,（b）等效为正六边形排列的投影,+,压电原理石英的晶体结构(b)(a)+-YXXY硅氧离子,8,石英的压电机制,石英的压电机制,9,压电陶瓷的极化,直流电场,E,剩余极化强度,剩余伸长,电场作用下的伸长,(,a,),极化处理前,(,b,),极化处理中,(,c,),极化处理后,压电陶瓷的极化直流电场E剩余极化强度剩余伸长电场作用下的伸长,10,极化后的压电陶瓷,自由电荷,束缚电荷,电极,电极,极化方向,陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附的自由电荷示意图,极化后的压电陶瓷 ,11,压电效应,压电效应,逆压电效应,压电效应压电效应逆压电效应,12,压电陶瓷等效模拟电路,并联模拟电路 串联模拟电路,压电陶瓷等效模拟电路 并联模拟电路,13,压电应变常数,d,33,:,表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小。,压电电压常数,g,33,：,表示作用在压电晶体上单位应力所产生的电压梯度大小。,压电材料的主要性能参数,压电应变常数d33:压电材料的主要性能参数,14,压电材料的主要性能参数,介电常数,:,机电耦合系数,K:,表示压电材料机械能,(,声能,),与电能之间的转换效率。,机械品质因子,Qm,:,压电晶片在谐振时贮存的机械能,E,贮与在一个周期内损耗的能量,E,损之比称为机械品质因子,Qm,。,压电材料的主要性能参数介电常数:,15,频率常数,Nt:,压电晶片的厚度与固有频率的乘积是一个常数，这个常数叫做频率常数。,居里温度,Tc,：,使压电材料的压电效应消失的温度。,压电材料的主要性能参数,频率常数Nt:压电材料的主要性能参数,16,压电材料的主要特性,转换性能：要求具有较大的压电常数。,机械性能：机械强度高、刚度大。,电性能：高电阻率和大介电常数。,环境适应性：温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居里点，获得较宽的工作温度范围。,时间稳定性：要求压电性能不随时间变化。,压电材料的主要特性 转换性能：要求具有较大的压电常数。,17,压电材料应用,压电陶瓷按照应用分类共分为七大类：,压电振荡器及材料,压电声电组件：蜂鸣器、送话器、受话器、压电喇叭,压电超音波换能器：超音波清洗、超音波雾化、超音波美容、超音波探测,信息处理组件：滤波器、谐振器、检波器、监频器、表面声波、延迟线,动力装置：点火器、超音波切割、超音波粘接、压电马达、压电变压器,压电传感器：速度、加速度计、角速度计、微位移器,光电组件：光调节器、光调节阀、光电显示、光信息储存、影象储存和显示,目前市场容量最大的组件是频率组件，主要包括滤波器和谐振器。,压电材料应用压电陶瓷按照应用分类共分为七大类：,18,奥迪威公司压电蜂鸣片,奥迪威公司压电蜂鸣片,19,电声元件,电声元件,20,开放式超声波传感器,开放式超声波传感器,21,超声波雾化片,超声波雾化片,22,奥迪威其它压电产品,奥迪威其它压电产品,23,超声波马达,超声波马达,24,C-171微型旋转陶瓷电机,C-171微型旋转陶瓷电机,25,超声波压电陶瓷电机,超声波压电陶瓷电机,26,压电陶瓷简介课件,27,压电陶瓷简介课件,28,液晶电视用模组,液晶电视用模组,29,压电陶瓷简介课件,30,压电陶瓷点火器,压电陶瓷点火器,31,谢谢,压电陶瓷简介课件,32,