压电陶瓷是什么材料 压电陶瓷的工作原理

压电陶瓷是什么材料

压电陶瓷（压电陶瓷晶片）是一种具有压电效应的多晶体，因生产工艺和陶瓷相近而得名。它是将氧化物（氧化锆、氧化铅、氧化钛等）混合，经高温烧结和固相反应制成的多晶极化处理而成的具有压电效应的铁电陶瓷的总称。

压电陶瓷的工作原理

什么是压电效应呢？当你在点燃煤气灶或热水器时，就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电，于是，燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。

压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震 动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

压电陶瓷的应用

1、传感器领域

压电陶瓷片在传感器领域有着重要应用，能够将各种非电学量（如压力、位移、加速度等）转换为电信号进行测量。例如：

声发射传感器、冲击传感器：用于检测物体内部的缺陷或损伤。

漏水传感器：用于检测管道或容器的漏水情况。

加速度传感器、压力传感器、振动传感器：用于测量物体的加速度、压力或振动情况。

2、驱动器与执行器领域

压电陶瓷片作为驱动器时，可以利用其逆压电效应将电能转换为机械能，从而驱动各种机构或执行元件。例如：

超声波清洗机、加湿器、喷雾器：利用压电陶瓷片的振动产生超声波或雾化效果。

触觉除振器、位置控制器、继电器：用于控制机械系统的位置、速度或加速度。

微泵、打印机：利用压电陶瓷片的微小位移实现精确的液体输送或打印动作。