關于什(shén)麽是d33壓電材料及壓電原理(lǐ)簡要介紹

           關于什(shén)麽是d33壓電材料及壓電原理(lǐ)簡要介紹

一、背景知識：發展現狀

 目前，我國對(duì)壓電材料越來(lái)越重視，特别是國家制造2025的(de)出台，标志著(zhe)我國要向智能制造強國進軍的(de)目标。這(zhè)就需要我們有的(de)測量儀器爲生産設備提供支撐。中科院ZJ-3型精密壓電d33系數測試儀，ZJ-4型壓電測試儀，ZJ-5型積層壓電（也(yě)就是疊加壓電）測試儀以及ZJ-6型精密d33/d31/d15綜合測試儀在國内外具有舉足輕重的(de)作用(yòng)。現在被各大(dà)院校和(hé)科研院所及壓電材料單位廣泛使用(yòng)，是目前國壓電系數d33準确測量的(de)裝置。

一、概念：壓電材料是受到壓力作用(yòng)時(shí)會在兩端面間出現電壓的(de)晶體材料。

二、基本介紹

受到壓力作用(yòng)時(shí)會在兩端面間出現電壓的(de)晶體材料。1880年，法國物(wù)理(lǐ)學家P. 居裏和(hé)J.居裏兄弟(dì)發現，把重物(wù)放在石英晶體上，晶體某些表面會産生電荷，電荷量與壓力成比例。這(zhè)一現象被稱爲壓電效應。随即，居裏兄弟(dì)又發現了(le)逆壓電效應，即在外電場(chǎng)作用(yòng)下(xià)壓電體會産生形變。壓電效應的(de)機理(lǐ)是：具有壓電性的(de)晶體對(duì)稱性較低，當受到外力作用(yòng)發生形變時(shí)，晶胞中正負離子的(de)相對(duì)位移使正負電荷中心不再重合，導緻晶體發生宏觀極化(huà)，而晶體表面電荷面密度等于極化(huà)強度在表面法向上的(de)投影(yǐng)，所以壓電材料受壓力作用(yòng)形變時(shí)兩端面會出現異号電荷。反之，壓電材料在電場(chǎng)中發生極化(huà)時(shí)，會因電荷中心的(de)位移導緻材料變形。

利用(yòng)壓電材料的(de)這(zhè)些特性可(kě)實現機械振動（聲波）和(hé)交流電的(de)互相轉換。因而壓電材料廣泛用(yòng)于傳感器元件中，例如地震傳感器，力、速度和(hé)加速度的(de)測量元件以及電聲傳感器等。這(zhè)類材料被廣泛運用(yòng)，舉一個(gè)很生活化(huà)的(de)例子，打火機的(de)火花即運用(yòng)此技術。

三、材料原理(lǐ)

壓電現象是100多(duō)年前居裏兄弟(dì)研究石英時(shí)發現的(de)。那麽，什(shén)麽是壓電效應呢(ne)？ 當你在點燃煤氣竈或熱(rè)水(shuǐ)器時(shí),就有一種壓電陶瓷已悄悄地爲你服務了(le)一次。生産廠家在這(zhè)類壓電點火裝置内，藏著(zhe)一塊壓電陶瓷，當用(yòng)戶按下(xià)點火裝置的(de)彈簧時(shí)，傳動裝置就把壓力施加在壓電陶瓷上，使它産生很高(gāo)的(de)電壓,進而将電能引向燃氣的(de)出口放電。于是，燃氣就被電火花點燃了(le)。壓電陶瓷的(de)這(zhè)種功能就叫做(zuò)壓電效應。

壓電效應的(de)原理(lǐ)是，如果對(duì)壓電材料施加壓力，它便會産生電位差（稱之爲正壓電效應），反之施加電壓,則産生機械應力（稱爲逆壓電效應）。如果壓力是一種高(gāo)頻(pín)震動，則産生的(de)就是高(gāo)頻(pín)電流。而高(gāo)頻(pín)電信号加在壓電陶瓷上時(shí)，則産生高(gāo)頻(pín)聲信号（機械震動），這(zhè)就是我們平常所說的(de)超聲波信号。也(yě)就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的(de)轉換和(hé)逆轉換的(de)功能，這(zhè)種相互對(duì)應的(de)關系确實非常有意思。

壓電材料可(kě)以因機械變形産生電場(chǎng)，也(yě)可(kě)以因電場(chǎng)作用(yòng)産生機械變形，這(zhè)種固有的(de)機-電耦合效應使得(de)壓電材料在工程中得(de)到了(le)廣泛的(de)應用(yòng)。例如，壓電材料已被用(yòng)來(lái)制作智能結構，此類結構除具有自承載能力外,還(hái)具有自診斷性、自适應性和(hé)自修複性等功能，在未來(lái)的(de)飛(fēi)行器設計中占有重要的(de)地位。