疊層壓電振動片：看上去很平，摸起來凹凸不平？

這次將特別介紹壓電（Piezo）器件。將介紹其應(yīng)用裝置之一“疊層壓電振動片”。究竟什么是壓電器件？疊層壓電振動片發(fā)揮作用的構(gòu)造是什么？介紹非常有趣的神奇物質(zhì)世界。

01 具有兩種性質(zhì)的神奇物質(zhì)“壓電器件”

也許很多人第一次聽說“疊層壓電振動片”這個詞語。名稱似乎晦澀難懂，簡而言之就是“引起振動的元器件”。引起振動的元器件，常見的有智能手機上使用的振動器，這是以偏心電機（裝有偏離重心的擺錘的電機）為振動源的振動裝置。即便是同樣的振動裝置，這次提到的 “疊層壓電振動片”，一大特點在于以“壓電器件”為振動源。

振動源的“壓電器件”是一種具備非常有趣的特性的物質(zhì)。英文名稱是“Piezoelectric devices”，根據(jù)施加的力產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”和“逆壓電效應(yīng)”兩種完全相反的作用。

①＜施加的力＝壓力＞

給壓電器件施加“壓力”，會產(chǎn)生電荷。將這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。

②＜施加的力＝電壓＞

給壓電器件施加“電壓”，會引起振動。將這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。疊層壓電振動片是一種利用了施加電壓引起振動的“逆壓電效應(yīng)”的振動裝置。

02 通過振動來產(chǎn)生觸感？疊層壓電振動片的技術(shù)

就產(chǎn)生振動這一點而言，前面也提到的振動器等中使用的偏心電機與疊層壓電振動片并無區(qū)別，同樣都是振動裝置。但是，疊層壓電振動片隱含著讓“單純的振動” 發(fā)展為“高級技術(shù)”的魅力。以疊層壓電振動片的特點之一，即被稱為“力反饋”的（通過反作用力（回彈力）產(chǎn)生的）局部觸覺功能為例。只要輕觸智能手機界面上顯示的按鈕，就會通過疊層壓電振動片的反作用力得到按過的感覺。偏心電機雖然只能讓整個智能手機振動，但是疊層壓電振動片采用壓電器件精密排列的構(gòu)造，因此只將觸覺傳遞到所按的部分。

利用反作用力的力反饋功能，預計將在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。不僅配置到智能手機等的顯示器上，找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城而且被認為可實現(xiàn)將具備力反饋功能的手套與VR組合起來，真實感受到抓住影像中物體的感覺的構(gòu)造。并且，以實現(xiàn)力反饋的前沿技術(shù)（覺得顯示器表面粗糙或光滑之類的手感，即“觸感”）為目標的研發(fā)也在進行。

＜因摩擦力而產(chǎn)生觸感的構(gòu)造＞

?以超聲波頻率驅(qū)動疊層壓電振動片?利用超聲波頻率驅(qū)動時，會在面板表面激起駐波?通過改變駐波的振幅、頻率、相位來再現(xiàn)感觸

利用面板中嵌入的疊層壓電振動片引起超精細振動，正是能夠再現(xiàn)“粗糙”或“光滑”之類觸感的構(gòu)造。而且，還能通過改變振動的間隔或幅度，再現(xiàn)廣泛的觸感。

也有用手指描仿路線時，能夠無縫感覺到階梯的高低不平感或積水的光滑感的演示裝置。將來也許能夠通過融合疊層壓電振動片與通信技術(shù)，用智能手機和平板電腦模擬體驗觸感。

03 也許可以具備這種功能！疊層壓電振動片的未來

若將上面提到的疊層壓電振動片的兩種觸覺功能“力反饋”與“觸感”組合起來，未來的發(fā)展前景如何呢？

＜提高汽車駕駛的安全性＞

目前，汽車儀表盤的操作開關(guān)，大都處于物理開關(guān)被觸控面板取代的趨勢。向觸控面板轉(zhuǎn)變，不僅汽車導航儀，音響和空調(diào)等操作功能也能集中到一處，優(yōu)點是可以提高可操作性和可設(shè)計性。不過也有缺點，就是與物理開關(guān)不同，無法瞬間辨別按鈕的位置和操作感。疊層壓電振動片既可消除這一缺點，還能進一步發(fā)揮觸控面板的優(yōu)點。在觸控面板中裝入疊層壓電振動片，可以通過力反饋識別按鈕的操作感。而且只要給每個按鈕賦予不同的觸感，即便手摸也能識別按鈕操作感。

＜家電產(chǎn)品的扁平化設(shè)計趨勢＞

而且家電產(chǎn)品也跟汽車一樣，只要使用裝有疊層壓電振動片的觸控面板，就能提高可設(shè)計性和功能性。微波爐和洗衣機主要采用物理開關(guān)。一方面需要增加按鈕滿足各種菜單功能，另一方面需要追求主體的小型化和可設(shè)計性，無法增加按鈕數(shù)量，面臨兩難困境。于是，像汽車的儀表盤一樣，配置再現(xiàn)觸覺功能的觸控面板，即可實現(xiàn)扁平化設(shè)計也能提高功能，有望誕生更加時尚的產(chǎn)品。并且，提高觸感技術(shù)之后，也許還會誕生能夠再現(xiàn)點字的“觸覺點字觸控面板”之類的通用設(shè)計產(chǎn)品。

不斷發(fā)展進步的疊層壓電振動片，屬于應(yīng)用范圍還有很大擴展空間的一項技術(shù)。不僅可以實現(xiàn)物理開關(guān)的可操作性、在游戲中應(yīng)用，還隱含著根據(jù)與各種產(chǎn)品的組合方式產(chǎn)生新解決方案的可能性。

審核編輯 黃宇