中國粉體網(wǎng)訊 壓電陶瓷對我們來說已經(jīng)很熟悉了，它是一種能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料,，壓電陶瓷除具有壓電性外,， 還具有介電性、彈性等,， 已被廣泛應用于醫(yī)學成像,、聲傳感器,、聲換能器,、超聲馬達等。
除了應用于高科技領域,， 壓電陶瓷在日常生活中應用也不少,。例如，我們身邊抽煙的朋友不少,，一般情況下會兜里都會裝個打火機,，現(xiàn)在常用的打火機大多數(shù)都是由壓電陶瓷通過尖端放電點燃的。
下圖是打火機的點火裝置實物圖和結(jié)構(gòu)示意圖,，我們看到它里面用到了兩粒柱狀壓電陶瓷,。當我們按壓打火按鈕時，彈簧會推動一個重錘打擊壓電陶瓷柱,，產(chǎn)生一數(shù)千伏的高壓火花,，點燃可燃氣體。
壓電陶瓷的應用
壓電陶瓷的應用十分廣泛,。大體說來,，可分為頻率控制、換能傳感和光電器件等方面,。
1,、壓電陶瓷頻率控制器件
壓電頻率控制器件有濾波器、諧振器和延遲線等，這類器件使用于道倍機,、微機,、彩電延遲電路等中。壓電陶瓷片（壓電振子）在外加交變電壓作用下,，會產(chǎn)生一定頻率的機械振動,。在一般情況下這種振動的振幅很小，但是當所加電壓的頻率與壓電振子的固有機械振動頻率相同時會引起共振,，振幅大大增加,。這時，交變電場通過逆壓電效應產(chǎn)生應變,，而應變又通過正壓電效應產(chǎn)生電流,，電能和機械能最大限度地互相轉(zhuǎn)換，形成振蕩,。利用壓電振子這一特點,，可以制造各種濾波器、諧振器等,，其頻率穩(wěn)定性好,，精度高，適用頻率范圍寬,，體積小,，不吸潮，壽命長,，特別是在多路通信設備中能提高抗干擾性,，所以目前已取代了相當大一部份電磁振蕩器和濾波器，而且這一趨勢還在不斷發(fā)展中,。
2,、壓電換能器
壓電換能器是利用壓電陶瓷的壓電效應和逆壓電效應實現(xiàn)電能和聲能的相互轉(zhuǎn)化。壓電超聲換能器就是其中的一種,， 它是水下發(fā)射和接收超聲波的水聲器件,。處于水中的壓電換能器在聲波的作用下， 換能器兩端會感應出電荷來,， 這就是聲波接收器,；若在壓電陶瓷片上施加一個交變電場， 陶瓷片就會時而變薄時而變厚,， 同時產(chǎn)生振動,， 發(fā)射聲波， 這就是超聲波發(fā)射器,。壓電換能器在工業(yè)中還被廣泛用作水中導航,、海洋探測、精密測量、超聲清洗,、固體探傷以及醫(yī)學成像,、超聲診斷、超聲疾病治療等方面,。當今壓電超聲換能器的另一個應用的領域是遙測和遙控系統(tǒng),， 其具體應用實例主要有：壓電陶瓷蜂鳴器、壓電點火器,、超聲顯微鏡等,。
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3、光電方面的應用
壓電陶瓷除具有壓電效應外,，還有熱釋電效應,、光彈、光電效應,。這方面應用器件有：光調(diào)制器,、光閥、電光顯示,、光信息儲存,、映象儲存和顯示、電控多色濾波器,。透明鐵電壓電陶瓷（PLZT）是一種很有價值的新型電子材料,，開辟了壓電陶瓷材料在電光應用上的發(fā)展，其具有易于加工成各種不同尺寸和形狀的制品,，控制組成性質(zhì)可變范圍寬,，成本低等特點,。
4,、壓電驅(qū)動器
壓電驅(qū)動器由壓電陶瓷材料鋯鈦酸鉛（PZT）制造而成。如果采用單板型壓電陶瓷PZT,，1cm厚的PZT要想得到10微米左右的驅(qū)動位移,，則兩端需要施加5KV的電壓。給PZT施加如此高的電壓,，可能會使絕緣擊穿而引起機械破壞,。因為壓電陶瓷的變形量與厚度無關，由此人們開發(fā)出了層疊式壓電驅(qū)動器,。將壓電陶瓷做成很薄的薄片（現(xiàn)在已經(jīng)能制造出0.05毫米壓電陶瓷薄片）,，將多片壓電陶瓷基片，采用機械上串連,、電路上并連,，然后燒結(jié)在一起的方式制成。這樣，給它施加數(shù)百伏的電壓便可得到很大的驅(qū)動位移,。在應用中,，人們還開發(fā)出了體積小、無機械摩擦,、無間隙,、運動靈敏度高的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)用于位移放大。
5,、微定位器
微定位器主要用于微米級及亞微米級精度的定位控制,，如光學儀器的生產(chǎn)，光纖對接,，高精度三維微動臺,，高精度機加工及隧道效應的研究等。在定位技術中,，傳統(tǒng)的定位裝置,，如滾動或滑動導軌、精密螺旋楔塊機構(gòu),、渦輪-凹輪機構(gòu),、齒輪-杠桿式機構(gòu)等機械傳動式微位移驅(qū)動器構(gòu)成定位機構(gòu)，由于存在著較大的間隙和摩擦,，所以無法實現(xiàn)超精密定位,。而采用壓電驅(qū)動器結(jié)合柔性鉸鏈放大機構(gòu)，可以克服上述缺點而實現(xiàn)微納米級的超精密定位,。
6,、超聲馬達
超聲馬達是一種新型電機，它是靠壓電陶瓷材料作為驅(qū)動器,。在交變電場下,，陶瓷產(chǎn)生伸縮現(xiàn)象，在彈性體中激發(fā)某種類型的超聲頻率振動和波動時,，彈性體的表面借助于摩擦力,，推動與其接觸的物體運動。通常要通過各種振動模式轉(zhuǎn)換與復合,，壓電馬達才能將壓電體的簡單伸縮模式變成需要的可用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運動的驅(qū)動模式,。
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7、振動主動控制
振動主動控制利用了壓電陶瓷的智能功能（壓電陶瓷既能感知噪聲信號,，又能發(fā)出與噪聲信號相位相反,、強度相等的聲信號，以抵消噪聲的功能）,，它主要用于飛機,、潛水艇,、軍用車輛的噪聲主動控制，是一項很有用途的高新技術,，在未來的軍事領域?qū)⑵鹬苤匾淖饔谩?/p>
8,、超聲醫(yī)療
壓電超聲醫(yī)療儀中應用最廣的是B型超聲診斷儀。這種診斷儀中有用壓電陶瓷制成的超聲波發(fā)生探頭,，它發(fā)出的超聲波在人體內(nèi)傳輸,，體內(nèi)各種不同組織對超聲波有不同的反射和透射作用。反射回來的超聲波經(jīng)壓電陶瓷接收器轉(zhuǎn)換成電信號,，并顯示在屏幕上,，據(jù)此可看出各內(nèi)臟的位置、大小及有無病變等,。B型超聲診斷儀通常用來檢查內(nèi)臟病變組織（如腫塊等）,。壓電陶瓷還可應用于超聲治療。進入人體的超聲波達到某一強度時,，能使人體某一部分組織發(fā)熱,、輕微振動，起到按摩推拿作用,，達到治療的目的,，如用于治療關節(jié)、肌肉及其他軟組織的創(chuàng)傷和勞損,。此外,，還可用超聲波粉碎體內(nèi)結(jié)石，如膽結(jié)石,、腎結(jié)石,、尿路結(jié)石等。
總結(jié)
作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的主要功能材料,，壓電陶瓷憑借著眾多優(yōu)勢得到諸多高新產(chǎn)業(yè)的青睞,，如電子技術、航空航天,、生物研究等,。相信隨著相關技術水平提高,，壓電陶瓷材料質(zhì)量將會得到更大提升,，并在更多行業(yè)中得到應用，通過自身優(yōu)勢推動材料發(fā)展,。
參考來源：
[1]賀興輝等.壓電陶瓷材料的應用與發(fā)展分析
[2]程仁志等.壓電陶瓷的應用進展與發(fā)展趨勢
[3]程院蓮等.壓電陶瓷應用研究進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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