從晶體結(jié)構(gòu)看,屬于鈣鈦礦型、鎢青銅型、焦綠石型、含鉍層結(jié)構(gòu)的陶瓷都具有壓電性。但目前用得最廣泛的壓電陶瓷,如鈦酸鋇、鈦酸鉛鋯鈦酸鉛等,都屬于鈣鈦礦晶體。
具有自發(fā)極化的多晶體經(jīng)極化處理后,各電疇在一定程度上按外電場(chǎng)取圖6.27陶瓷片內(nèi)的束縛電荷與電極表面上吸附的自由電荷示意圖
向排列,因此陶瓷的極化強(qiáng)度不再為零。這種極化強(qiáng)度以束縛電荷的形式表現(xiàn)出來(lái),如岡6.27所示。,
若在瓷片l二加一個(gè)與極化方向平行的壓力F(如圖6.28),在F作,}豐I下,瓷片發(fā)生變形,c軸被壓縮,鈦離子位移慨率變小,極化強(qiáng)降低,因而得釋放部分原來(lái)吸附的表面電荷,m現(xiàn)放電現(xiàn)象。當(dāng)F撤除后,陶片恢復(fù)原狀,晶胞c軸變長(zhǎng),極化強(qiáng)度又變大,電極上又多吸附一些自由電荷,出現(xiàn)充電現(xiàn)象。這種由機(jī)械力變?yōu)殡姷男?yīng),或者說(shuō)由機(jī)械能變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象,稱為正壓電效應(yīng)。
若在陶片上施加一個(gè)與極化方向相同的電場(chǎng),因?yàn)檫@個(gè)電場(chǎng)與極化強(qiáng)度方向相同,所以起著增大極化強(qiáng)度的作用。極化強(qiáng)度增大,即表示鈦離子位移增大,陶片發(fā)生伸長(zhǎng)形變。這種由電轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng),或者說(shuō)由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象,稱為逆壓電效應(yīng)。
壓電陶瓷的性能參數(shù)
(I)彈性常數(shù)
壓電陶瓷在交變電場(chǎng)作用下,會(huì)產(chǎn)生交替的伸長(zhǎng)和收縮,從
而形成機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這種振動(dòng)的陶瓷零件稱為壓電陶瓷振子。振子
振動(dòng)時(shí)的變形一般為彈性變形。彈性變形服從虎克定律,設(shè)應(yīng)力
為丁、應(yīng)變?yōu)镾,那么
5=5r
7'=c5
式中s被稱為彈性順度常數(shù),c被稱為彈性勁度常數(shù)。
任何材料都是三維的。設(shè)在長(zhǎng)度方向l施加一應(yīng)力兀,它在
l方向引起的應(yīng)變?yōu)?。,在寬度方向2引起應(yīng)變?yōu)?:,那么
S1=sll 71I
S2:s12丁l
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本文“功能陶瓷的介紹”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2019-07-23 09:23:48
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