一、壓電材料概述

　　壓電材料是受到壓力作用時(shí)會(huì)在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。

　　受到壓力作用時(shí)會(huì)在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。1880年，法國(guó)物理學(xué)家P. 居里和J.居里兄弟發(fā)現(xiàn)，把重物放在石英晶體上，晶體某些表面會(huì)產(chǎn)生電荷，電荷量與壓力成比例。這一現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。隨即，居里兄弟又發(fā)現(xiàn)了逆壓電效應(yīng)，即在外電場(chǎng)作用下壓電體會(huì)產(chǎn)生形變。壓電效應(yīng)的機(jī)理是：具有壓電性的晶體對(duì)稱性較低，當(dāng)受到外力作用發(fā)生形變時(shí)，晶胞中正負(fù)離子的相對(duì)位移使正負(fù)電荷中心不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強(qiáng)度在表面法向上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時(shí)兩端面會(huì)出現(xiàn)異號(hào)電荷。反之，壓電材料在電場(chǎng)中發(fā)生極化時(shí)，會(huì)因電荷中心的位移導(dǎo)致材料變形。

　　利用壓電材料的這些特性可實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)（聲波）和交流電的互相轉(zhuǎn)換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件中，例如地震傳感器，力、速度和加速度的測(cè)量元件以及電聲傳感器等。這類材料被廣泛運(yùn)用，舉一個(gè)很生活化的例子，打火機(jī)的火花即運(yùn)用此技術(shù)。

　　二、壓電材料主要特性

　　一般來說，壓電材料應(yīng)具備以下幾個(gè)主要特性：

　?。?）轉(zhuǎn)換特性：要求具有較高的壓電常數(shù)d33；

　?。?）機(jī)械性能：機(jī)械強(qiáng)度高、剛度大；

　?。?）電性能：高電阻率和高介電常數(shù)，防止加載驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)時(shí)被擊穿；

　?。?）環(huán)境適應(yīng)性：溫度和濕度穩(wěn)定性好，要求具有較高的居里點(diǎn)，工作溫度范圍寬；

　?。?）時(shí)間穩(wěn)定性：要求壓電性能不隨時(shí)間變化，增強(qiáng)壓電材料工作穩(wěn)定性和壽命。