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壓電陶瓷及其應用

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壓電陶瓷是一種具有壓電效應的多晶體，由于它的生產工藝與陶瓷的生產工藝相似（原料粉碎、成型、高溫燒結）因而得名。某些各向異性的晶體，在機械力作用下，產生形變，使帶電粒子發生相對位移，從而在晶體表面出現正負束縛電荷，這種現象稱為壓電效應。晶體的這種性質稱為壓電性。壓電性是J·居里和P·居里兄弟于1880年發現的。幾個月后他們又用實驗驗證了逆壓電效應、即給晶體施加電壓時，晶體會產生幾何形變。1940年以前，只知道有兩類鐵電體（在某溫度范圍內不僅具有自發極化，而且自發極化強度的發向能因外場強作用而重新取向的晶體）：一類是羅息鹽和某些關系密切的酒石酸鹽；一類是磷酸二氫鉀鹽和它的同品型物。前者在常溫下有壓電性，技術上有使用價值，但有易溶解的缺點；后者要在低溫（低于—14?C）下才有壓電性，工程使用價值不大。2迄今，壓電陶瓷的應用，上至宇宙開發，下至家庭生活極其廣泛。我國對壓電陶瓷的研究始于五十年代末期，比國外晚10年左右，目前在壓電陶瓷的試制、工業生產等方面都已有相當雄厚力量，有不少材料已達到或接近國際水平。?二.?壓電陶瓷壓電性的物理機制，壓電陶瓷是一種多晶體，它的壓電性可由晶體的壓電性來解釋，晶體在機械力作用下，總的電偶極矩（極化）發生變化，從而呈現壓電現象、因此壓電性與極化，形變等有密切關系。1.?極化的微觀機理，極化狀態是電場對電介質的荷電質點產生相對位移的作用力與電荷間互相吸引力的暫時平衡統一的狀態。極化機理主要有三種。（1）電子位移極化——電介質的原子或離子在電場力作用下，帶正電原子核與殼層電子的負電荷中心出現不重合。（2）離子位移極化——電介質正、負離子在電場力作用下發生相對位移，從而產生電偶極矩。（3）取向極化——組成電介質的有極分子，有一定的本征（固有）電矩，由于熱運動，取向無序，總電矩為零，當外加電場時，電偶極矩沿電場方向排列，出現宏觀電偶極矩。

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