壓電陶瓷,一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料,屬于無(wú)機(jī)非金屬材料。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇系,鈦酸鉛-鋯酸鉛二元系,及在二元系中添加第三種ABO3(A 二價(jià)金屬離子,B四價(jià)金屬離子或幾種離子總合為正四價(jià))型化合物,如:Pb(Mn1/3)Nb2/3)O3和Pb(CO1/3Nb2/3)O3等組成的三元系。
在能量轉(zhuǎn)換方面,利用壓電陶瓷將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的特性,可以制造出壓電點(diǎn)火器、移動(dòng)X光電源、炮彈引爆裝置。電子打火機(jī)中就有壓電陶瓷制作的火石,打火次數(shù)可在100萬(wàn)次以上。用壓電陶瓷把電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng),可以用來(lái)探尋水下魚群的位置和形狀,對(duì)金屬進(jìn)行無(wú)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(duì)塑料甚至金屬進(jìn)行加工。那么壓電陶瓷與常規(guī)的壓電材料有何不同呢?
壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料,與典型的不包含鐵電成分的壓電石英晶體的主要區(qū)別是:構(gòu)成其主要成分的晶相都是具有鐵電性的晶粒. 由于陶瓷是晶粒隨機(jī)取向的多晶聚集體,因此其中各個(gè)鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是混亂取向的。
為了使陶瓷能表現(xiàn)出宏觀的壓電特性,就必須在壓電陶瓷燒成并于端面被復(fù)電極之后,將其置于強(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理,以使原來(lái)混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場(chǎng)方向擇優(yōu)取向。經(jīng)過(guò)極化處理后的壓電陶瓷,在電場(chǎng)取消之后,會(huì)保留一定的宏觀剩余極化強(qiáng)度,從而使陶瓷具有了一定的壓電性質(zhì)。