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        壓電陶瓷歷史

          壓電陶瓷是一能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。壓電效應是指某些介質(zhì)在受到機械壓力時(shí),哪怕這種壓力微小得像聲波振動(dòng)那樣小,都會(huì )產(chǎn)生壓縮或伸長(cháng)等形狀變化,引起介質(zhì)表面帶電,這是正壓電效應。反之,施加激勵電場(chǎng),介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形,稱(chēng)逆壓電效應。
          1880年法國人居里兄弟發(fā)現了"壓電效應"。1942年,壓電陶瓷材料--鈦酸鋇先后在美國、前蘇聯(lián)和日本制成。1947年,鈦酸鋇拾音器--壓電陶瓷器件誕生了。50年代初,又一種性能大大優(yōu)于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料--鋯鈦酸鉛研制成功。從此,壓電陶瓷的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。60年代到70年代,壓電陶瓷不斷改進(jìn),逐趨完美。如用多種元素改進(jìn)的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷,以鋯鈦酸鉛為基礎的三元系、四元系壓電陶瓷也都應運而生。這些材料性能優(yōu)異,制造簡(jiǎn)單,成本低廉,應用廣泛。
          80年代后期至今,人們研制出馳豫鐵電體陶瓷材料,在此基礎上有成功研制出馳豫鐵電體單晶材料,為三維超聲波成像奠定了基礎。目前,人們將納米技術(shù)應用到壓電材料的制作工藝上已取得新的突破。
          目前,世界各國正在大力研制開(kāi)發(fā)無(wú)鉛壓電陶瓷,以保護環(huán)境和追求健康,預計2008后形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

        壓電陶瓷應用

          利用壓電陶瓷將外力轉換成電能的特性,可以制造出壓電點(diǎn)火器、移動(dòng)X(jué)光電源、炮彈引爆裝置。用兩個(gè)直徑3毫米、高5毫米的壓電陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一種可連續打火幾萬(wàn)次的氣體電子打火機。用壓電陶瓷把電能轉換成超聲振動(dòng),可以用來(lái)探尋水下魚(yú)群的位置和形狀,對金屬進(jìn)行無(wú)損探傷,以及超聲清洗、超聲醫療,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(jìn)行加工。
          壓電陶瓷對外力的敏感使它甚至可以感應到十幾米外飛蟲(chóng)拍打翅膀對空氣的擾動(dòng),并將極其微弱的機械振動(dòng)轉換成電信號。利用壓電陶瓷的這一特性,可應用于聲納系統、氣象探測、遙測環(huán)境保護、家用電器等方面。
          在潛入深海的潛艇上,都裝有人稱(chēng)水下偵察兵的聲納系統。它是水下導航、通訊、偵察敵艦、清掃敵布水雷的不可缺少的設備,也是開(kāi)發(fā)海洋資源的有力工具,它可以探測魚(yú)群、勘查海底地形地貌等。在這種聲納系統中,有一雙明亮的"眼睛"--壓電陶瓷水聲換能器。當水聲換能器發(fā)射出的聲信號碰到一個(gè)目標后就會(huì )產(chǎn)生反射信號,這個(gè)反射信號被另一個(gè)接收型水聲換能器所接收,于是,就發(fā)現了目標。目前,壓電陶瓷是制作水聲換能器的較佳材料之一。
          在醫學(xué)上,醫生將壓電陶瓷探頭放在人體的檢查部位,通電后發(fā)出超聲波,傳到人體碰到人體的組織后產(chǎn)生回波,然后把這回波接收下來(lái),顯示在熒光屏上,醫生便能了解人體內部狀況。
          在工業(yè)上,地質(zhì)探測儀里有壓電陶瓷元件,用它可以判斷地層的地質(zhì)狀況,查明地下礦藏。還有電視機里的變壓器--電壓陶瓷變壓器,它體積變小、重量減輕,效率可達60%~80%,能耐住3萬(wàn)伏的高壓,使電壓保持穩定,完全消除了電視圖象模糊變形的缺陷。
          在航天領(lǐng)域,壓電陶瓷制作的壓電陀螺,是在太空中飛行的航天器、人造衛星的"舵"。依靠"舵",航天器和人造衛星,才能其既定的方位和航線(xiàn)。小巧玲瓏的壓電陀螺靈敏度高,可靠性好。
          在玩具小狗的肚子中安裝壓電陶瓷制作的蜂鳴器,玩具都會(huì )發(fā)出逼真有趣的聲音。
          壓電陶瓷在汽車(chē)上應用越來(lái)越廣泛。在汽車(chē)的制動(dòng)器活塞里安裝一種簡(jiǎn)單的壓電陶瓷致動(dòng)器,向內部制動(dòng)杉塊的支撐板施加“抖動(dòng)”頻率,有效抑制產(chǎn)生尖利噪音的振動(dòng),從而能在溫度濕度變化和剎車(chē)系統正常磨損的情況下發(fā)揮作用。
          壓電陶瓷也可用作汽車(chē)的壓電陶瓷爆震傳感器、超聲波傳感器、加速度傳感器等類(lèi)別。壓電陶瓷在汽車(chē)燃油系統的噴油器上應用目前處于較前沿的開(kāi)發(fā)階段。
          隨著(zhù)高新技術(shù)的發(fā)展,壓電陶瓷的應用必將越來(lái)越廣闊。除了用于高科技領(lǐng)域,它更多的是在日常生活中為人們眼務(wù),為人們創(chuàng )造更美好的生活。


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