壓電陶瓷和鐵電陶瓷區(qū)別

壓電陶瓷

壓電陶瓷是一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料-壓電效應(yīng)，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(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達(dá)等。壓電陶瓷利用其材料在機(jī)械應(yīng)力作用下，引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對(duì)位移而發(fā)生極化，導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷即壓電效應(yīng)而制作，具有敏感的特性，壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發(fā)生器、紅外探測(cè)器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等。

壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料。與典型的不包含鐵電成分的壓電石英晶體的主要區(qū)別是： 構(gòu)成其主要成分的晶相都是具有鐵電性的晶粒。由于陶瓷是晶粒隨機(jī)取向的多晶聚集體，因此其中各個(gè)鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量也是混亂取向的。為了使陶瓷能表現(xiàn)出宏觀的壓電特性，就必須在壓電陶瓷燒成并于端面被復(fù)電極之后，將其置于強(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行極化處理，以使原來(lái)混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場(chǎng)方向擇優(yōu)取向。經(jīng)過(guò)極化處理后的壓電陶瓷，在電場(chǎng)取消之后，會(huì)保留一定的宏觀剩余極化強(qiáng)度，從而使陶瓷具有了一定的壓電性質(zhì)。

常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇系、鋯鈦酸鉛二元系及在二元系中添加第三種ABO3（A表示二價(jià)金屬離子，B表示四價(jià)金屬離子或幾種離子總和為正四價(jià)）型化合物，如：Pb（Mn1/3Nb2/3）O3和Pb（Co1/3Nb2/3）O3等組成的三元系。如果在三元系統(tǒng)上再加入第四種或更多的化合物，可組成四元系或多元系壓電陶瓷。此外，還有一種偏鈮酸鹽系壓電陶瓷，如偏鈮酸鉀鈉（Na0.5·K0.5·NbO3）和偏鈮酸鍶鋇（Bax·Sr1-x·Nb2O5）等，它們不含有毒的鉛，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利。

工藝流程圖如下：配料–混合磨細(xì)–預(yù)燒–二次磨細(xì)–造粒–成型–排塑–燒結(jié)成瓷–外形加工–被電極–高壓極化–老化測(cè)試。壓電陶瓷的制造特點(diǎn)是在直流電場(chǎng)下對(duì)鐵電陶瓷進(jìn)行極化處理，使之具有壓電效應(yīng)。一般極化電場(chǎng)為3～5kV/mm，溫度100～150°C，時(shí)間5～20min。這三者是影響極化效果的主要因素。

主要用途聲音轉(zhuǎn)換器：拾音器、傳聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波探深儀、聲納、超聲波探傷儀、超聲波換能器等；壓電引爆器；；防核護(hù)目鏡 ?；壓電變壓器；壓電陶瓷點(diǎn)火器；壓電打火機(jī)。

 

鐵電陶瓷

具有鐵電性的陶瓷。在低于居里溫度時(shí)具有自發(fā)極化性能。陶瓷中具有許多電疇，鐵電陶瓷的重要特征是其極化強(qiáng)度與施加電壓不成線性關(guān)系，具有明顯的滯后效應(yīng)。由于這類陶瓷的電性能在物理上與鐵磁材料的磁性能相似，因而稱為鐵電陶瓷。不一定以鐵作為其主要成分。

常見(jiàn)的鐵電材料屬鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，如BaTiO3、 PbTiO3、SrTiO3等。此外，鎢青銅結(jié)構(gòu)材料有PbNb2O6、Sr1-xBaxNb2O6、Ba2NaNb5O15等。焦綠石結(jié)構(gòu)材料有Cd2Ta2O7、Pb2Nb2O7、Cd2Nb2O7等。層狀氧化鉍結(jié)構(gòu)材料有Bi4Ti3O12、PbBi2Nb2O9等。通過(guò)固溶、離子代換和摻雜改性等獲得實(shí)用的鐵電氧化物 陶瓷已達(dá)千種以上。非氧化物鐵電陶瓷正在發(fā)展。可用于產(chǎn)生電容、壓電、熱敏、電致伸縮、電聲、電光等效應(yīng)，作為傳感、驅(qū)動(dòng)、存儲(chǔ)、調(diào)制等器件的材料。

鐵電陶瓷的特性決定了它的用途。利用其高介電常數(shù)，可以制作大容量的電容器、高頻用微型電容器、高壓電容器、疊層電容器和半導(dǎo)體陶瓷電容器等。利用其介電常數(shù)隨外電場(chǎng)呈非線性變化的特性，可以制作介質(zhì)放大器和相移器等。利用其熱釋電性，可以制作紅外探測(cè)器等。此外，還有一種透明鐵電陶瓷，例如氧化鉛（鑭）、氧化鋯（鈦）系透明陶瓷，具有電光效應(yīng)（即其電疇狀態(tài)的變化，伴隨有光學(xué)性質(zhì)的改變）。通過(guò)外加電場(chǎng)對(duì)其電疇狀態(tài)的控制、產(chǎn)生電控雙折射、電控光散射、電誘相變和電控表面變形等特性。可用于制造光閥、光調(diào)制器、光存貯器、光顯示器、光電傳感器、光譜濾波器、激光防護(hù)鏡和熱電探測(cè)器等。

壓電陶瓷和鐵電陶瓷差異：

壓電晶體的結(jié)構(gòu)是不具有對(duì)稱中心，鐵電晶體也具有壓電性,它的晶體結(jié)構(gòu)也不具有對(duì)稱中心；鐵電體一定是離子性晶體,是具有自發(fā)極化的一種壓電體,但并不是所有的壓電體都是鐵電體.熱釋電體也是一種壓電體,晶體結(jié)構(gòu)同樣不具有對(duì)稱中心；溫度變化可以引起極化強(qiáng)度改變,但不一定所有的壓電體都是熱釋電體.

范圍關(guān)系為電介質(zhì)材料>壓電材料>熱釋電材料>鐵電材料。在壓電晶體中，有十種點(diǎn)群的晶體具有唯yi單向極軸，存在自發(fā)極化，其電子自發(fā)極化還會(huì)隨溫度而變化，即具有熱釋電性，為熱釋電晶體。而在熱釋電晶體中，有若干種點(diǎn)群的晶體不但在其溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，而且其自發(fā)極化的取向可通過(guò)外電場(chǎng)重新定向，即具有鐵電性。顯然具有鐵電性的晶體必具有熱釋電性和壓電性。

 

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