第一節(jié) 產品定義、性能及應用特點
1、產品定義
壓電陶瓷材料是一能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。壓電陶瓷屬于無機非金屬材料。這是一種具有壓電效應的材料。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下，產生形變，引起介質表面帶電，這是正壓電效應。反之，施加激勵電場，介質將產生機械變形，稱逆壓電效應。這種奇妙的效應已經被科學家應用在與人們生活密切相關的許多領域，以實現(xiàn)能量轉換、傳感、驅動、頻率控制等功能。
2、產品分類
壓電陶瓷材料按主要組成晶體結構分類：
（1）鈣鈦結構礦
具有鈣鈦礦結構的鐵電，壓電陶瓷屬于ABO3型氧八面體，其中A為一價或二價金屬離子，而B為四價或五價金屬。半徑較大的A正離子，半徑較小的B正離子和氧離子分別位于晶胞格子的頂角，體心和面心。如圖所示。這種結構也可看成是一組BO6八面體按簡立方圖樣排列而成，各氧八面體由公有的氧離子聯(lián)結，A正離子占據氧八面體之間的空隙，鈣鈦礦原胞是立方的，也可畸變成具有三角和四方對稱性。鈦酸鋇，鈦酸鉛，鋯鈦酸鉛和KxNa1-xNbO3等鐵電壓電陶瓷具有鈣鈦礦結構。
（2）鎢青銅結構
具有鎢青銅結構的鐵電，壓電陶瓷也屬于ABO3型氧八面體鐵電體，一個四方晶胞包含10個BO6八面體，它們由其頂角按一定方式聯(lián)結而成。偏鈮酸鉛和鈮酸鍶鋇等鐵電壓電陶瓷具有鎢青銅結構。
（3）鉍層狀結構
鉍層狀結構可以看成是由其氧八面體類鈣鈦礦層與{Bi2O12}層交替疊成的。其中類鈣鈦礦層可以是一層{如Bi2WO6},二層{如PbBi2Nb3O9}，三層{如Bi4Ti8O12}以至五層。在類鈣鈦礦層中，其正離子可被許多離子取代。
（4）焦綠石結構
焦綠石結構是由共同頂角的{NbO6或TaO6}氧八面體組成，而較大的Cd2+{或Pb2+}離子位于氧八面體之間的間隙中。這種結構的鐵電體僅出現(xiàn)在Cd2Nb2O2,Pb2Nb2O2和Cd2Ta2O7等有限幾種化合物中
3、應用領域
在航天領域，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(wèi)星的"舵"。依靠"舵"，航天器和人造衛(wèi)星，才能保證其既定的方位和航線。傳統(tǒng)的機械陀螺，壽命短，精度差，靈敏度也低，不能很好滿足航天器和衛(wèi)星系統(tǒng)的要求。而小巧玲瓏的壓電陀螺靈敏度高，可靠性好。
在醫(yī)學上，醫(yī)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生回波，然后把這回波接收下來，顯示在熒光屏上，醫(yī)生便能了解人體內部狀況。
在工業(yè)上，地質探測儀里有壓電陶瓷元件，用它可以判斷地層的地質狀況，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3萬伏的高壓，使電壓保持穩(wěn)定，完全消除了電視圖象模糊變形的缺陷?，F(xiàn)在國外生產的電視機大都采用了壓電陶瓷變壓器。一只15英寸的顯像管，使用75毫米長的壓電陶瓷變壓器就行了。這樣就使電視機體積變小、重量減輕了。
壓電陶瓷也廣泛用于日常生活中。用了兩個直徑3毫米、高5毫米的壓電陶瓷柱取代了普通的火石制成的氣體電子打火機，可連續(xù)打火幾萬次。利用同一原理制成的電子點火槍是點燃煤氣爐極好的用具。還有一種用壓電陶瓷元件制作的兒童玩具，比如在玩具小狗的肚子中安裝壓電陶瓷制作的蜂鳴器，玩具都會發(fā)出逼真有趣的聲音。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
1880年法國人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了"壓電效應"。
1942年，第一個壓電陶瓷材料——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——第一個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)展進入了新的階段。
60年代到70年代，壓電陶瓷不斷改進，逐趨完美。如用多種元素改進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，制造簡單，成本低廉，應用廣泛。
如今壓電陶瓷已經被科學家應用到國防建設、科學
研究
、工業(yè)生產以及和人民生活密切相關的許多領域中，成為信息時代的多面手。