壓電陶瓷是什么_壓電陶瓷的工藝流程

壓電陶瓷是一能夠?qū)?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/1472/" target="_blank">機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在受到機(jī)械壓力時(shí)，哪怕這種壓力像聲波振動(dòng)那樣微小，都會(huì)產(chǎn)生壓縮或伸長(zhǎng)等形狀變化，引起介質(zhì)表面帶電，這是正壓電效應(yīng)。反之，施加激勵(lì)電場(chǎng)，介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形，稱逆壓電效應(yīng)。這種奇妙的效應(yīng)已經(jīng)被應(yīng)用在與人們生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動(dòng)、頻率控制等功能。

在能量轉(zhuǎn)換方面，利用壓電陶瓷將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的特性，可以制造出壓電點(diǎn)火器、移動(dòng)X光電源、炮彈引爆裝置。電子打火機(jī)中就有壓電陶瓷制作的火石，打火次數(shù)可在100萬次以上。用壓電陶瓷把電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)，可以用來探尋水下魚群的位置和形狀，對(duì)金屬進(jìn)行無損探傷，以及超聲清洗、超聲醫(yī)療，還可以做成各種超聲切割器、焊接裝置及烙鐵，對(duì)塑料甚至金屬進(jìn)行加工。

壓電陶瓷一般工藝流程：

（1）配料：進(jìn)行料前處理，除雜去潮，然后按配方比例稱量各種原材料，注意少量的添加劑要放在大料的中間。

（2）混合磨細(xì)：目的是將各種原料混勻磨細(xì)，為預(yù)燒進(jìn)行完全的固相反應(yīng)準(zhǔn)備條件。一般采取干磨或濕磨的方法。小批量可采取干磨，大批量可采取攪拌球磨或氣流粉碎的方法，效率較高。

（3）預(yù)燒：目的是在高溫下，各原料進(jìn)行固相反應(yīng)，合成壓電陶瓷。此道工序很重要，會(huì)直接影響燒結(jié)條件及最終產(chǎn)品的性能。

（4）二次細(xì)磨：目的是將預(yù)燒過的壓電陶瓷粉末再細(xì)振混勻磨細(xì)，為成瓷均勻、性能一致打好基礎(chǔ)。

（5）造粒：目的是使粉料形成高密度的流動(dòng)性好的顆粒。方法可以手工進(jìn)行但效率較低，目前高效的方法是采用噴霧造粒。此過程要加入黏合劑。

（6）成型：目的是將制好粒的料壓結(jié)成所要求的預(yù)制尺寸的毛坯。

（7）排塑：目的是將制粒時(shí)加入的黏合劑從毛坯中除掉。

（8）燒結(jié)成瓷：將毛坯在高溫下密封燒結(jié)成瓷。此環(huán)節(jié)相當(dāng)重要。

（9）外形加工：將燒好的制品磨加工到所需要的成品尺寸。

（10）被電極：在要求的陶瓷表面設(shè)置上導(dǎo)電電極。一般方法有銀層燒滲、化學(xué)沉積和真空鍍膜。

（II）高壓極化：使陶瓷內(nèi)部電疇定向排列，從而使陶瓷具有壓電性能。

（12）老化測(cè)試：陶瓷性能穩(wěn)定后檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，看是否達(dá)到了預(yù)期的性能要求。

1880年法國(guó)人居里兄弟發(fā)現(xiàn)了“壓電效應(yīng)”。1942年，壓電陶瓷材料鈦酸鋇先后在美國(guó)、蘇聯(lián)和日本制成。1947年，鈦酸鋇拾音器——第一個(gè)壓電陶瓷器件誕生了。20世紀(jì)50年代初，又一種性能大大優(yōu)于鈦酸鋇的壓電陶瓷材料——鋯鈦酸鉛研制成功。從此，壓電陶瓷的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。60年代到70年代，壓電陶瓷不斷改進(jìn)，漸趨完美。如用多種元素改進(jìn)的鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷，以鋯鈦酸鉛為基礎(chǔ)的三元系、四元系壓電陶瓷也都應(yīng)運(yùn)而生。這些材料性能優(yōu)異，制造簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用廣泛。

壓電陶瓷對(duì)外力的敏感使它甚至可以感應(yīng)到十幾米外飛蟲拍打翅膀?qū)諝獾臄_動(dòng)，并將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。利用壓電陶瓷的這一特性，可應(yīng)用于聲吶系統(tǒng)、氣象探測(cè)、遙測(cè)環(huán)境保護(hù)、家用電器等方面。

如今壓電陶瓷已經(jīng)被科學(xué)家應(yīng)用到國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)以及和人民生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域中，成為信息時(shí)代的多面手。

在航天領(lǐng)域，壓電陶瓷制作的壓電陀螺，是在太空中飛行的航天器、人造衛(wèi)星的“舵”。依靠“舵”，航天器和人造衛(wèi)星才能保證其既定的方位和航線。傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺壽命短、精度差、靈敏度低，不能很好滿足航天器和衛(wèi)星系統(tǒng)的要求，而小巧玲瓏的壓電陀螺靈敏度高，可靠性好。

在潛入深海的潛艇上，都裝有人稱水下偵察兵的聲吶系統(tǒng)。它是水下導(dǎo)航、通信、偵察敵艦、清掃敵布水雷的不可缺少的設(shè)備，也是開發(fā)海洋資源的有力工具，它可以探測(cè)魚群、勘查海底地形地貌等。在這種聲內(nèi)系統(tǒng)中，有一雙明亮的“眼睛”——壓電陶瓷水聲換能器。當(dāng)水聲換能器發(fā)射出的聲信號(hào)碰到一個(gè)目標(biāo)后就會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)，這個(gè)反射信號(hào)被另一個(gè)接收型水聲換能器所接收，于是，就發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)。目前，壓電陶瓷是制作水聲換能器的最佳材料之一。