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壓電陶瓷究竟是什么東西

更新時間: 2021-05-26
   壓電陶瓷作為其壓電平臺提供運動的執(zhí)行器件。執(zhí)行器與多個壓電陶瓷堆疊在一起,以提供更大的位移,因此提供了“壓電堆疊”一詞。壓電陶瓷所用的材料是陶瓷PZT(鋯鈦酸鉛)。
 
  我們生活中常見的電子玩具小狗、小貓的有趣叫聲,是由安裝在這些小動物肚子里的一只叫蜂鳴器的元件發(fā)出的。這蜂鳴器就是用壓電陶瓷做的。
 
  壓電現(xiàn)象是1880年居里弟兄倆發(fā)現(xiàn)的。他們在天然的水晶片上放上重物施加拉力后,它的兩個表面會出現(xiàn)不同的電荷,產(chǎn)生電勢差;相反,當電荷作用到晶片上時,晶片就會發(fā)生伸縮形變。如果加的是交變電壓,那就會引起機械振動。
 
  為什么晶體會具有壓電特性呢?原來晶體的分子結(jié)構(gòu)是很規(guī)整的,就像小朋友手拉手排列起來一樣,正負電荷作用力相等,晶體表面不帶電。當晶體在某一方向受力時,排列的隊形就受到?jīng)_擊,一個方向壓扁,另一方向拉長,就像有的小朋友一只手被拉過去,而另一只手就脫出了一樣,這就使晶體兩端表面帶電,產(chǎn)生壓電現(xiàn)象。
 
  除了水晶能做壓電材料以外,科學家還研究出壓電石英、壓電陶瓷,以及新的壓電塑料。以用壓電陶瓷做蜂鳴器為例,先把陶瓷素坯軋成像紙一樣的薄片,燒結(jié)后,在它的兩面做上電木及,通上強的直流電,使陶瓷片的無數(shù)微小晶粒在電場的“指揮”下整齊地排列起來,陶瓷就具有壓電性了。然后再把它與金屬片粘合在一起,便成了一個蜂鳴器。當蜂鳴器的電木及通電時,因壓電陶瓷的壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動,而發(fā)出人耳可以聽到的聲音。至于小狗叫、小貓“喵”,就是設(shè)計不同的電子線路,改變振動的次數(shù),而發(fā)出各種不同的聲音。
 
  壓電陶瓷變電為聲的本領(lǐng)變化多端。電子手表里裝上一薄片蜂鳴器,就能發(fā)出“嘟嘟”的報時聲;電子計算器里裝上它,可按預(yù)定要求提醒你。把它用作地震監(jiān)測器,只要接收到大小僅幾克力的作用,就會產(chǎn)生電信號,并能指出地震的方向。壓電陶瓷還廣泛應(yīng)用于超聲加工、探傷、聲納、魚群探測、煤氣點火、以及揚聲器、防盜報警等。
 
  壓電陶瓷可用于各種環(huán)境,例如高真空和超高真空,因為它沒有磨損或不需要潤滑。平臺可以制成非磁性的,并且不會產(chǎn)生磁場,這在各種研究應(yīng)用中可能都很重要。壓電可以使用數(shù)十億個周期。當用于柔性平臺時,它們可提供無摩擦,可靠,可重復的運動,而幾乎不需要維護。
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