壓電陶瓷的基本原理-鐵電陶瓷微觀分析顯微鏡
壓電陶瓷的基本原理
壓電陶瓷，也被稱為鐵電陶瓷，是已被廣泛使用的壓電材料。在未被
加工時(shí)，這種材料不具備壓電性質(zhì)。它們需要在高電場(chǎng)中進(jìn)行極化處理。
一旦極化，它們便表現(xiàn)出可以用適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系進(jìn)行表述的力電耦合行為。
壓電陶瓷通常表現(xiàn)出比天然材料更大的壓電效應(yīng)。壓電元件很容易被大量
地生產(chǎn)和制造成各種特定的形狀，這使得它們非常適用于制動(dòng)器或傳感器
等自適應(yīng)結(jié)構(gòu)。
壓電陶瓷通常被區(qū)分為“軟”和“硬”壓電陶瓷。“軟”壓電材料的
壓電系數(shù)大，并且材料顯示出較高的滯后性；“硬”壓電材料壓電系數(shù)較
小，材料顯示出較低的滯后性。大部分軟壓電陶瓷被用于制造制動(dòng)器，因
為它們會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)變；硬壓電陶瓷會(huì)被應(yīng)用到滯后性要求較低的元件
中。
基于PZT的壓電陶瓷是鋯鈦酸鉛和鈦酸鉛的同溶體，并且經(jīng)常會(huì)摻雜其他
元素來(lái)獲得特定的性能。該材料是通過(guò)混合鉛、鋯和鈦的氧化物，然后將
混合物加熱到800℃～1000℃制成的。它被制作成混有黏合劑的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)
PZT粉末，然后制成需要的形狀并冷卻。溫度降到居里溫度（材料固有特性
）以下時(shí)，材料經(jīng)歷了一個(gè)由立方單元到四方單元的相變過(guò)程。因此在帶
正電荷的鈦粒子和帶負(fù)電荷的氧離子之間將發(fā)生電荷分離。其導(dǎo)致的結(jié)果
就是該單元體會(huì)永久性地存在一個(gè)沿c軸的偶極矩。多晶陶瓷材料含有隨機(jī)
取向的偶極矩，這種材料在可控溫度下通過(guò)高電場(chǎng)進(jìn)行極化。因此，這種
永久極化將使材料顯示出壓電性。制造過(guò)程的下一個(gè)步驟是用電鍍或?yàn)R射
在表面上施加電極。
