关于压电材料
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常见的压电材料有哪些
首先,最常见的压电材料之一就是石英晶体。
石英晶体是一种自然界中存在的
矿物,具有良好的压电性能。
它在电子设备中被广泛应用,例如用于制作石英晶振,作为电子钟、计时器、无线电等设备的稳定振荡器。
除了石英晶体,陶瓷材料也是常见的压电材料之一。
陶瓷材料具有良好的压电
性能和机械性能,因此被广泛应用于压电换能器、压电陶瓷换能器、压电陶瓷传感器等领域。
此外,聚合物压电材料也是一类新型的压电材料。
相比传统的陶瓷材料,聚合
物压电材料具有更好的柔韧性和可塑性,可以在更广泛的领域得到应用。
目前,科研人员正在积极研究开发具有优良压电性能的聚合物材料,以满足不同领域对压电材料的需求。
此外,压电复合材料也是一种常见的压电材料。
压电复合材料是将压电陶瓷与
聚合物等材料复合而成,具有良好的压电性能和机械性能。
它在医疗、声学、振动控制等领域有着广泛的应用。
总的来说,常见的压电材料包括石英晶体、陶瓷材料、聚合物压电材料和压电
复合材料。
这些材料具有不同的特性和应用领域,但都具有良好的压电性能,为各种电子设备和器件的制造提供了重要的支持。
随着科学技术的不断发展,相信压电材料将会在更多领域发挥重要作用。
压电材料的应用领域压电材料是一类具有特殊物理性质的材料,具有压电效应,即在外加压力下能够产生电荷。
这使得压电材料在许多领域具有广泛的应用。
一、压电传感器领域1.压力传感器:利用压电材料的压电效应,将压力转化为电信号,广泛应用于各种压力测量领域,如工业控制、航空航天、汽车制造等。
2.加速度传感器:将压电材料作为传感器的敏感元件,可以通过测量物体的加速度或振动信号来确定其位置和运动状态,应用于惯性导航,机械振动和医药检测等领域。
3.声音传感器:压电材料能够将声波转化为电信号,广泛应用于麦克风、扬声器、声音检测等声音传感器领域。
二、压电器件领域1.压电陶瓷换能器:将电能转化为机械能,广泛应用于超声波发生器、超声波清洗机、声波喷雾器等超声波设备中。
2.压电陶瓷马达:将电能转化为机械能,能够实现精确的位置控制和振动驱动,广泛应用于精密仪器、精确加工设备等领域。
3.压电陶瓷电子滤波器:利用压电特性能够滤除特定频率信号,广泛应用于无线通信、雷达和电视等领域。
三、压电发电领域1.压电振动发电:利用压电材料的压电效应,将自然或人为振动能量转化为电能,广泛应用于无线传感器网络、自供电传感器、环境能量收集等领域。
2.压电风力发电:利用风的作用力使压电材料产生变形,从而产生电能,应用于微型风力发电机和环境能源收集等领域。
四、医疗领域1.超声诊断:利用压电材料的压电效应,产生超声波信号,应用于医学超声诊断中,如超声心动图、超声胃镜等。
2.手术刀:利用压电材料的压电特性,制成超声刀,用于切割和凝固组织,无血刀技术的一种。
五、其他领域1.电子经络仪:利用压电材料的特性,检测人体经络的状况,以及调节和疏通经络。
2.压电陶瓷电子烟:利用压电材料的特性,将电子烟加热,产生雾化效果,替代传统烟草。
总之,压电材料的应用领域非常广泛,涵盖了传感器、器件、发电、医疗等领域,随着科技的发展,压电材料在更多领域的应用将会不断扩展。
压电材料的相关书籍以下是一些关于压电材料的书籍,涵盖了压电材料的测量、物理性质、应用等多个方面,供您参考:1. 《压电与铁电材料的测量》这本书详细介绍了压电和铁电材料的各种测量技术,包括静态和动态测量、时域和频域测量等。
它提供了关于这些材料的基本性质和测量原理的深入理解,适用于从事材料科学和电子工程领域的研究人员和技术人员。
2. 《压电材料与器件物理》这本书从理论和实验两个方面深入探讨了压电材料和器件的物理性质和应用。
它涵盖了压电材料的晶体结构、电子状态、介电和弹性性质等方面的内容,同时还介绍了压电器件的设计、制造和应用。
对于从事压电材料和器件研究和开发的人员来说,这本书是一本宝贵的参考书。
3. 《固体中的声场和波》这本书详细介绍了固体中声场和波的传播特性,包括纵波、横波、表面波等。
它还讨论了如何利用压电材料来激发和控制这些波,对于从事声学和振动工程领域的研究人员和技术人员来说,这本书具有很高的参考价值。
4. 《压电学》这本书是一本经典的压电学教材,系统地介绍了压电材料的物理性质、数学模型、制造和应用等方面的内容。
它适用于从事材料科学、物理学和电子工程领域的研究人员和技术人员。
5. 《超声电机技术与应用》这本书主要介绍了超声电机的工作原理、设计、制造和应用。
它详细介绍了超声电机的振动机构、驱动和控制电路等方面的内容,同时还提供了关于超声电机在各个领域的应用实例。
对于从事超声电机研究和开发的人员来说,这本书是一本宝贵的参考书。
6. 《超声波电机原理与设计》这本书从理论和实验两个方面深入探讨了超声波电机的原理和设计。
它涵盖了超声波电机的振动机制、驱动和控制技术等方面的内容,同时还介绍了超声波电机在各个领域的应用前景。
对于从事超声波电机研究和开发的人员来说,这本书是一本宝贵的参考书。
7. 《壓電力學》这本书是中文版的《Piezology》教材,介绍了压电陶瓷、压电晶体等压电材料的物理性质、制备工艺和应用实例等方面的内容。
压电材料的种类
压电材料是一类特殊的功能材料,它们在受到外力作用下会产生电荷分离,从而产生电势差,这种现象称为压电效应。
常见的压电材料包括:
1.水合硅酸铅(PZT):水合硅酸铅是一种具有优异压电性能的陶
瓷材料,广泛应用于声波传感器、声发射器、振动驱动器和压电陶瓷换能器等领域。
2.喷涂锆钛酸铅(PZT):喷涂锆钛酸铅是一种薄膜压电材料,可
通过喷涂技术在基底上制备成薄膜形式。
它具有较高的压电性能和灵活性,适用于柔性传感器、微型设备和电子元件等应用。
3.聚偏氟乙烯(PVDF):聚偏氟乙烯是一种聚合物压电材料,具有
良好的柔韧性和耐腐蚀性。
它广泛应用于压电传感器、柔性电子器件、生物医学器械和能量收集等领域。
4.钨青铜(WZ):钨青铜是一种金属压电材料,具有高压电系数
和良好的稳定性。
它常用于高频压电换能器、共振器和电声器件等领域。
5.锌氧化物(ZnO):锌氧化物是一种半导体压电材料,具有较高
的压电系数和可调的性能。
它广泛应用于压电传感器、声波滤波器、声波发射器和压电驱动器等领域。
除了以上列举的压电材料,还有其他一些材料,如锆酸钛钽酸钠(ZTNT)、聚乙烯二氟乙烯(P(VDF-TrFE))、聚乙烯四氟乙烯(P(VDF-TFE))等,也被用作压电材料。
每种压电材料都具有不同的特性和应
用领域,根据具体的应用需求选择合适的材料是很重要的。
常用的压电材料有哪些
压电材料是一类特殊的功能材料,它们能够在外加电场或机械应力的作用下产
生电荷,或者在外加电场的作用下发生形变。
常用的压电材料主要包括晶体压电材料、陶瓷压电材料和聚合物压电材料。
首先,晶体压电材料是一类具有压电效应的晶体材料,其中最常见的是石英和
氧化锆。
石英是一种广泛应用的压电材料,它具有良好的压电性能和稳定性,可用于制造压电陶瓷、压电传感器和压电换能器。
氧化锆具有高的压电系数和良好的热稳定性,常用于制造高频压电谐振器和压电换能器。
其次,陶瓷压电材料是一类以陶瓷为基体的压电材料,常见的有钛酸锆、钛酸
钡和铅锆钛酸盐等。
钛酸锆具有优良的压电性能和热稳定性,可用于制造压电陶瓷元件和压电换能器。
钛酸钡是一种典型的铅骨架钙钛矿型压电陶瓷,具有高的压电系数和优良的机械性能,常用于制造压电陶瓷谐振器和滤波器。
铅锆钛酸盐是一种重要的多相压电陶瓷材料,具有优良的压电性能和机械性能,可用于制造压电换能器和压电陶瓷元件。
最后,聚合物压电材料是一类以聚合物为基体的压电材料,常见的有聚偏氟乙
烯(PVDF)和其共聚物。
PVDF是一种具有良好压电性能和柔韧性的聚合物材料,可用于制造压电传感器、压电换能器和压电陶瓷元件。
其共聚物是一种具有高压电性能和优良机械性能的聚合物材料,常用于制造柔性压电传感器和压电换能器。
综上所述,常用的压电材料主要包括晶体压电材料、陶瓷压电材料和聚合物压
电材料。
这些材料在电子、通信、医疗等领域具有重要的应用价值,对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。
希望本文所介绍的压电材料能够对相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
压电效应材料的组成压电效应是指某些晶体材料在受到外力作用时,会产生电荷分离现象,从而产生电压。
这种效应被广泛应用于声波发生器、压力传感器、振动传感器等各种应用中。
在压电效应的实现中,材料的组成起着重要的作用。
本文将介绍几种常见的压电材料及其组成。
1. 铅锆钛酸钛(PZT):铅锆钛酸钛是一种经典的压电材料,由铅酸钛和锆酸钛组成。
铅锆钛酸钛具有优异的压电性能和储能性能,被广泛应用于超声波传感器、压电陶瓷换能器等领域。
其主要成分是铅、锆、钛等元素,通过合适的比例混合制备而成。
2. 锆钛酸铅(PTZ):锆钛酸铅是另一种常见的压电材料,由铅酸钛和锆酸钛组成。
与PZT相比,PTZ具有更高的压电系数和更宽的工作温度范围。
PTZ通常由铅、锆、钛等元素按照特定的配比制备而成。
3. 铁电材料:除了铅锆钛酸钛和锆钛酸铅,还有一些其他的铁电材料也具有压电效应。
铁电材料是一类具有铁电性质的材料,常见的有钛酸锶钡(SBS)、钛酸铋镧(BLT)等。
这些材料的主要成分包括钛、锶、钡、铋、镧等元素,通过合适的比例混合制备而成。
4. 聚合物压电材料:除了无机压电材料,还有一类聚合物也具有压电效应。
聚合物压电材料主要由聚合物基质和压电填料组成。
常见的聚合物基质有聚乙烯、聚丙烯等,而压电填料则通常是铅锆钛酸钛或锆钛酸铅等无机压电材料微粒。
通过将聚合物基质和压电填料进行混合、加工制备而成。
压电效应材料的组成对于其性能和应用具有重要影响。
不同的材料组成会导致其具有不同的压电性能、工作温度范围、机械强度等特点。
在选择压电材料时,需要根据具体的应用需求来确定合适的材料组成。
同时,材料的制备工艺也对其性能有影响,需要采用适当的方法进行制备和加工。
压电效应材料的组成是实现压电效应的关键。
常见的压电材料包括铅锆钛酸钛、锆钛酸铅、铁电材料和聚合物压电材料等。
它们的组成对于其性能和应用具有重要影响,需要根据具体需求选择合适的材料组成。
在制备和加工过程中,也需要采用适当的方法来提高材料的性能和稳定性。
常用压电材料
压电材料是一类特殊的功能材料,具有压电效应,即在外加电场或机械应力作用下会发生形变或产生电荷。
常用的压电材料包括压电陶瓷、压电单晶、压电聚合物等。
这些材料在电子、通信、医疗、汽车等领域都有着广泛的应用,因此对于压电材料的研究和应用具有重要意义。
压电陶瓷是目前应用最为广泛的一种压电材料。
它具有优异的压电性能和稳定的物理化学性质,可以在不同的温度、湿度和压力环境下工作。
常见的压电陶瓷材料有PZT(铅锆钛)系列、PNZT(钇掺杂铅锆钛)系列等。
PZT材料具有良好的机械性能和稳定的压电性能,广泛应用于超声换能器、压电陶瓷换能器、压电陶瓷传感器等领域。
压电单晶是一种高性能的压电材料,具有优异的压电性能和热稳定性。
常见的压电单晶材料有PZN-PT(铅锆镍钛)、PMN-PT(铅镁铌钛)等。
这些材料在超声波传感器、医学成像、精密仪器等领域有着重要的应用价值。
压电聚合物是一种新型的压电材料,具有良好的柔韧性和生物相容性。
常见的压电聚合物材料有PVDF(聚偏氟乙烯)、P(VDF-TrFE)(聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物)等。
这些材料在柔性传感器、生物医学器械、智能材料等领域具有广阔的应用前景。
总的来说,压电材料具有多种形式和广泛的应用领域,对于提高传感器、换能器、致动器等设备的性能和功能具有重要意义。
随着科学技术的发展,压电材料的研究和应用将会更加深入和广泛,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
希望通过本文的介绍,读者对常用压电材料有了更深入的了解,可以更好地应用于实际生产和科研工作中。
压电材料有哪些
压电材料是指在外力作用下,可以产生电荷分布不对称,从而产生电荷转移和电势差的材料。
常见的压电材料主要包括以下几类:
1.晶体压电材料:晶体压电材料是指在晶体结构中存在非中心
对称性,使得在外力作用下,晶体可以产生电荷分布不对称的现象。
常见的晶体压电材料有石英、铅酸锂、硼酸铋等。
2.陶瓷压电材料:陶瓷压电材料是指由陶瓷基质和压电晶体颗
粒组成的复合材料。
常见的陶瓷压电材料有氧化锆、氧化铁、氧化铅等。
3.聚合物压电材料:聚合物压电材料是指由聚合物分子构成的
材料,在外力作用下可以发生分子畸变产生电荷效应。
常见的聚合物压电材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氯乙烯(PVC)等。
4.液体压电材料:液体压电材料是指在液体介质中存在压电效应。
常见的液体压电材料有液晶材料、某些有机化合物等。
需要注意的是,不同类型的压电材料具有不同的压电性能和应用领域。
例如,晶体压电材料具有高压电系数和较高的工作温度,适用于传感器、声波发生器等领域;聚合物压电材料具有较低的压电系数和低成本,适用于柔性传感器、能量采集等领域。
因此,在选择压电材料时,需要根据实际应用需求来进行选择。
现阶段研究较多的压电复合材料是由压电陶瓷
(如PZT,PbTiO。
)和聚合物(如PVDF,环氧树脂)
复合成的。
岳鹏等c10]用化学溶解、旋涂成膜、多层
膜热压制得PZT体积分数60%、介电常数100左
右的PZT/PVDF复合材料。
徐任信等[111运用热压
工艺制备了。
一3型PZT/PVDF压电复合材料,加入
适量石墨后可以明显提高复合材料的极化性能。
受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。
压电效应的机理是:具有压电性的晶体对称性较低,当受到外力作用发生形变时,晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合,导致晶体发生宏观极化,而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影,所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。
反之,压电材料在电场中发生极化时,会因电荷中心的位移导致材料变形。
利用压电材料的这些特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。
能将压力转换成电压的装置我所知道的应该就只有压电晶体了。
压电晶体不同的成分有不同的转换关系。
通常在购买的时候附上的说明书里会给出压电转换的经验公式或者实验数据。
可以根据产品的型号、成分等信息网上搜索相关的压电转换公式
主要参数
(1)压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数, 它直接关系到压电输出的灵敏度。
(2)压电材料的弹性常数、刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。
(3)对于一定形状、尺寸的压电元件, 其固有电容与介电常数有关; 而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。
(4)在压电效应中,机械耦合系数等于转换输出能量(如电能)与输入的能量(如机械能)之比的平方根; 它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。
(5)压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏, 从而改善压电传感器的低频特性。
(6)压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点温度。
压电转换
压电关系表达式:Q=d*F,其中d:压电常数
更一般表达式:电荷密度q,(用单位面积受力表示)
其中:i=1,2,3表示晶体极化方向,指的是与产生电荷的面垂直的方向;j=1,2,3,4,5,6表示受力方向,1~3表示x,y.z向受力,4~6表示剪切力方向
如q1表示法向矢量为x的两个面产生的电荷
受x向(拉)力作用后在z方向产生电荷的表达式:
受z向力作用后在z方向产生电荷的表达式:
各表达式见图片:
关于精度和压力传感器成品
压力传感器精度一般所指的是压力传感器的综合误差,通常包括非线性误差,漂移误差,重复度误差,零点误差,滞后误差等几大类,按您所说的是测蒸气的压力传感器,主导误差一般为非性线误差和温度漂移误差。
一般的标识为0.04%FS,指的是此传感器的综合误差最大为满量程的0.04%,若此传感器的量程为 1.0MPA,那么基误差值为1.0X0.04%=0.0004MPA=0.4KPA。
压力传感器品牌国内知名的有宝鸡麦克传感器,汉中中航电测,佛山普量电子等,国外的有WIKA,贺德克,DYNISCO等。
在国内若是测量蒸气(介质温度150度,压力为1-2标准大气压),按目前的技术没有办法做得到0.04%FS的精度,国外品牌目前这种高温的也能做得到0.04%FS的精度,一般能做到0.1%FS的价格都会很高了,大约在2000元一支左右。
一般工业用的都是陶瓷、应变隔膜、扩散硅等传感器。
最新最贵的是蓝宝石传感器,主要用在高温领域。
目前比较常见的是扩散硅压力传感器,需要提供精密的电压源(一般在5V 及以上),输出是毫伏信号。
输出需要放大和调理电路,转成常用的4-20mA或0-5V、0-10V 等信号。
精度方面,通常在1%、0.5%,高精度有0.25%、0.1%,乃至0.05%,这就很贵了。
具体的型号有很多种,根据接口、大小、量程、是否耐腐蚀等等,可以自己查。
作为数字压力表来说,如果你的采样频率不高,比如1sps,也可以用成品数字输出的压力芯片,比较常见的是瑞士MS5535,误差通常在0.25%~5%。
不过密封和接口就需要自己设计。
压电陶瓷的压电常数大约是多少?带单位和数量级。
谢了
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2011-03-11 01:07提问者采纳
你应该是问d33吧,一般极化过的压电陶瓷都是去测d33,好一点的含铅的陶瓷应该是四五百,最高七八百pC/N,一般无铅的做到一二百就很了不起了。
表征压电d33有两个单位pC/N 和pm/V,其实是等价的,陶瓷一般用pC/N
钛酸钡压电陶瓷压电系数是多少
2012-03-02 12:40s125521s|分类:工程技术科学|浏览300次|该问题已经合并到>>
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2012-03-08 09:26 提问者采纳
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180 ~190
个人小结
两个参数一个是压电常数这个和我们的关系很大,我觉得,当然是看完后,这个常数反应了力和电压(我们要直观反映出来的输出信号~)之间有关,可以通过其力与电荷之间关系。
力是我们要测的量,如果已知压电常数可以反映出来相当的电荷,当然我们在这不会得到说多少的电荷什么的,但是我们可以通过一只电容器,平行板电容器。
对于一个已经制作好了的平行板电容器,电荷和其两板之间的电压有一个最直观的反应,有一个公式,大物书上有。
这样如果我们这个原理就是这样子的大概。
对于精确度来说,我们更应该选择一个制作好的压电感应器吧,在我发的ppt1中有个图片,在里面有几个种类的压电常数。
以及各个公式。
我觉得有压电常数就是一个进步了,当然上面分析的也只是我自己的理解,我觉么这压电常数应该可以非常直观的把电压(或者说另一中输出信号)和力近似(线性的)反映出来。
另外一个常数是介电常数不是很明白,不知道跟我们的关系大不大……
像另外的什么温度限制之类的一般都影响不到我们的使用,因为我们使用的条件接近于那个核磁共振仪的工作温度,,不会偏高或者偏低。
应该说工作环境相当理想。
所以我们理想的压力感应器应该是很一般的就可以,我们用的话主要就是考虑其精度。
而且另外像我在网上搜的一些资料里也提到了如果你买一个成品的压力感应器它的相关参数会有说明书详细说明。
回想起来这学期做那个泵与风机的实验水泵那个一部分测进出口压力对不?就是个很好的例子,,我的建议是我们再找一个参数细致明了的压力传感器,,或者选一个我们理想化的(我们给定义参数,但是基本符合实际的)压力传感器。
譬如说那个压电常数为200左右的貌似用的很普遍,就是钛酸钡190 属于压力陶瓷成本低应用普遍。
对了介电常数应该是电方面的百度的应该是这个
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与介质中电场的比值即为相对介电常数(permittivity,不规范称dielectric constant),又称诱电率,与频率相关。
介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。
如果有高介电常数的材料放在电场中,场的强度会在电介质内有可观的下降,理想导体内部由于静电屏蔽场强总为零,故其介电常数为无穷大。
就是物理里学那个还是电容器平行板电容器定义的时候就有个介电常数两板之间加入介电材料能够增加电容C值,空气接近于真空,相对介电常数是一。