壓電陶瓷

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壓電陶瓷,一種能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。壓電陶瓷到底是一種什么樣的材料呢?壓電陶瓷屬于無機非金屬材料。這是一種具有壓電效應(yīng)的材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在力的作用下,產(chǎn)生形變,引起介質(zhì)表面帶電,這是正壓電效應(yīng)。反之,施加激勵電場,介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形,稱逆壓電效應(yīng)。這種奇妙的效應(yīng)已經(jīng)被科學(xué)家應(yīng)用在與人們生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域,以實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動、頻率控制等功能。

在能量轉(zhuǎn)換方面,利用壓電陶瓷將機械能轉(zhuǎn)換成電能的特性,可以制造出壓電點火器、移動X光電源、炮彈引爆裝置。電子打火機中就有壓電陶瓷制作的火石,打火次數(shù)可在100萬次以上。用壓電陶瓷把電能轉(zhuǎn)換成超聲振動,可以用來探尋水下魚群的位置和形狀,對金屬進行無損探傷,以及超聲清洗、超聲醫(yī)療,還可以做成各種超聲切割器、焊接裝置及烙鐵,對塑料甚至金屬進行加工。

壓電陶瓷具有敏感的特性,可以將極其微弱的機械振動轉(zhuǎn)換成電信號,可用于聲納系統(tǒng)、氣象探測、遙測環(huán)境保護、家用電器等。地震是毀滅性的災(zāi)害,而且震源始于地殼深處,以前很難預(yù)測,使人類陷入了無計可施的尷尬境地。壓電陶瓷對外力的敏感使它甚至可以感應(yīng)到十幾米外飛蟲拍打翅膀?qū)諝獾臄_動,用它來制作壓電地震儀,能精確地測出地震強度,指示出地震的方位和距離。這不能不說是壓電陶瓷的一大奇功。

壓電陶瓷在電場作用下產(chǎn)生的形變量很小,最多不超過本身尺寸的千萬分之一,別小看這微小的變化,基于這個原理制做的精確控制機構(gòu)--壓電驅(qū)動器,對于精密儀器和機械的控制、微電子技術(shù)、生物工程等領(lǐng)域都是一大福音。

諧振器、濾波器等頻率控制裝置,是決定通信設(shè)備性能的關(guān)鍵器件,壓電陶瓷在這方面具有明顯的優(yōu)越性。它頻率穩(wěn)定性好,精度高及適用頻率范圍寬,而且體積小、不吸潮、壽命長,特別是在多路通信設(shè)備中能提高抗干擾性,使以往的電磁設(shè)備無法望其項背而面臨著被替代的命運。

我們來看一種新型自行車減震控制器,一般的減振器難以達到平穩(wěn)的效果,而這種ACX減震控制器,通過使用壓電材料,首次提供了連續(xù)可變的減震功能。一個傳感器以每秒50次的速率監(jiān)測沖擊活塞的運動,如果活塞快速動作,一般是由于行駛在不平地面而造成的快速沖擊,這時需要啟動最大的減震功能;如果活塞運動較慢,則表示路面平坦,只需動用較弱的減震功能。

可以說,壓電陶瓷雖然是新材料,卻頗具平民性。它用于高科技,但更多地是在生活中為人們眼務(wù),創(chuàng)造美好的生活。

目前,壓電陶瓷的主要原料還包括鉛等有毒物質(zhì)。下一階段,無鉛壓電陶瓷和低溫壓電陶瓷將是發(fā)展的方向。
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