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1、铁电、压电陶瓷及其应用在天然水晶（a石英晶体）的晶片上，若沿一定方向施加压力后，它的相应的两个面上就会带电（图1），这就是把机械能（压力）转变成了电能；相反若将晶片放入交变电场中，晶片就会产生相应的形变而引起振动，也就是说把电能转变成了机械能。这种机械能与电能相互转换的现象就叫压电效应，机械能转变为电能为正压电效应，电能转变为机械能为逆压电效应。压电效应这种现象是年由法国的居里和一居里兄弟首先发现的。具有这种效应的晶体叫做压电晶体。年，科学家沃伊特根据压电晶体的结构特征提出，在32种点群的晶体中，只有20种非中心对称点群的晶体才有压电效应。在正压电效应中，单位面积产生的电荷数与应力成正比；在逆
2、压电效应中，应变与电场强度成正比。您要查看的图片已删除由图1可知，水晶晶体在不受力时，其正电荷中心与负电荷中心重合，整个晶体的总电矩为零，晶体表面不带电（图）当晶体受力时由于形变而导致正负电荷中心不再重合晶体两端表面就带电了图为受压图为受拉这种正负电荷中心不重合的现象叫做极化.也有少数压电晶体由于本身内部的特殊结构,在没有外电场的情况下就存在着极化现象,这样的极化为自发极化.这种具有自发极化的晶体中存在一些自发极化取向一致的微小区域,称为电畴.当其被放入电场中后,原来随机混乱取向的电畴就会沿电场方向取向,若电场再反向,自发极化单元也会跟着反向其极化与电场的关系见图2是一根回线称之为电滞回线,与
3、铁磁体的磁滞回线形状类似,所以人们把这类晶体称为铁电体（其实晶体中并不含有铁）,这个回线就是铁电体的标志.显然,铁电体是压电体中的一种。自然界中具有压电效应的压电晶体很多,但往往成为陶瓷材料以后不呈现压电性能,这主要是因为陶瓷是一种多晶体,由于其中各细小晶粒的紊乱取向,因而各晶粒间压电效应会互相抵消,宏观不呈现压电效应。铁电陶瓷中虽存在自发极化，但各晶粒间自发极化方向杂乱因此宏观无极性。若将铁电陶瓷预先经强直流电场作用，使各晶粒的自发极化方向都择优取向成为有规则的排列（这一过程称为人工极化），当直流电场去除后，陶瓷内仍能保留相当的剩余极化强度，则陶瓷材料宏观具有极性，也就具有了压电性能。因此，
4、铁电陶瓷只有经过极化处理，才具有压电性。压电陶瓷一般是铁电体，只有铁电陶瓷才能在外场作用下，使自发极化单元运动转向，达到极化的目的，成为压电陶瓷，因而把这类陶瓷称为铁电、压电陶瓷。世纪年代人们首先制造成功钛酸钡（3）铁电压电陶瓷，近年来,又有许多新型铁电压电陶瓷相继问世，如锆钛酸铅、铌酸盐陶瓷等。与铁电压电晶体相比，铁电压电陶瓷具有制备容易、化学成份可进行调整能做成任意形状的制品等优点，所以铁电压电陶瓷的用途极其广泛。型钙钛矿结构。图是在C以上的结构为立方结构，无铁电性。C以下，晶体结构稍有畸变，为四方结构，和相对于产生了一个位移，结果沿轴方向正负电荷中心不重合，产生了极化，通常把这种转变温度
5、称为居里温度或居里点。居里点以上，晶体无铁电性，居里点以下晶体处于铁电态。实验发现C到C自发极化沿轴方向；C到C为斜方晶系，自发极化沿方向，C以下为菱形结构，自发极化沿方向。您要查看的图片已删除绝大多数的压电陶瓷材料如、的晶体结构是压电陶瓷的应用十分广泛，最典型的应用是蜂鸣器和安全报警器，把陶瓷素坯轧成象纸一样的薄片烧成后，在它的两面做上电极，然后极化，这样陶瓷就具有压电性了，然后再把它与金属片粘合在一起，就做成一个蜂鸣器。当电极通电时，压电陶瓷因逆压电效应产生振动，发出人耳可以听到的声音。通过电子线路的控制，就可产生不同频率的振动，从而发出不同的声音，蜂鸣器最早用在电子玩具上，现在还被用于消防车、救护车、保险柜等处作为报警器。利用压电陶瓷能把机械能转变成电能的特性，还可以做成陶瓷耳。一般地震前由于地壳内部的异常运动会发出地声，陶瓷耳可把听到的声音变成电信号输入计算机，这样就可以通过监听地声来预报地震。
铁电、压电陶瓷及其应用
