几种材料压电陶瓷的特性

文章编号:100023851(2002)0320070205收稿日期:2001210217;收修改稿日期:2001211223基金项目:国家自然科学基金资助项目(50072001)作者介绍:李小兵(1974),男,博士,主要从事压电复合材料方面的研究。

田　莳(1938),男,教授,主要从事压电复合材料研究。

PZN -PZT 压电陶瓷及其PV D F 压电复合材料的制备和性能李小兵,田　莳,李宏波(北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083)摘　要:　采用固相烧结法合成了PZ N 2PZT (铌锌锆钛酸铅)三元系压电陶瓷烧结块材和粉末,并采用XRD 、SE M 等测试方法对其结构和性能进行了分析。

PZ N 2PZT 常压烧结陶瓷具有优良的压电性能,PZ N 2PZT 颗粒粒径在0.5～4Λm 之间,颗粒形态不太规整。

采用溶液共混法将PZ N 2PZT 粒子均匀分散于PVD F 基体中,制备了PZ N 2PZT PVD F 023型压电复合材料。

研究了PZ N 2PZT 质量分数、极化电场等因素对该压电复合材料压电和介电性能的影响。

实验结果表明,选用压电活性更高的压电陶瓷粉末进行复合,可有效提高压电复合材料的压电性能。

增加PZ N 2PZT 质量分数、提高极化电压均有利于复合材料压电性能的提高。

关键词:　PZ N 2PZT ;固相烧结法;压电复合材料;溶液共混法中图分类号:　TB 39 文献标识码:APREPARATI ON AND PR OPERTI ES OF PZN -PZT P I EZ OE L ECTR I C CERA M I CSAND PZN -PZT PV D F P I EZ OE L ECTR I C COM POSI TESL I X iao 2bing ,T I A N Sh i ,L I Hong 2bo(School of M aterials Science and Engineering ,Beijing U niversity of A eronautics and A stronautics ,Beijing 100083,Ch ina )Abstract :　T ernary syste m p iezoelectric cera m ic m aterials PZ N 2PZT [Pb 0.955L a 0.03(Zn 13N b 2 3)0.3Zr 0.37T i 0.33O 3]and their pow dersw ere fabricated using s olid state sintered technol ogy .T heir structure and p roperties w ere studied by XRD and SE M .PZ N 2PZT cera m ics synthesized by the traditi onal sin 2tered m ethod contain w ell p iezoelectric p roperties.T he dia m eters of PZ N 2PZT pow ders are betw een 0.5～4Λm ,and the shape is irregular .PZ N 2PZT particles w ere incorporated into PVD F polym er m a 2trix homogeneously th rough s oluti on blended p rocess to fo r m PZ N 2PZT PVD F 023composite th in fil m s.T he effects of the cera m ic m ass fracti on and po ling electric field on the p iezoelectric and dielec 2tric p roperties of the p iezoelectric composites w ere studied .T he results show that the p iezoelectric p roperties of the composites could be i m p roved effectively th rough choosing the cera m ics containing better p iezoelectric p roperties as the filler .T he sa m e effects can be m ade w ith the increasing of PZ N 2PZT m ass fracti on and poling field .Key words :　PZ N 2PZT ;s o lid state sin tered technol ogy ;p iezoelectric composites ;s oluti on blended p rocess 将具有强压电效应的压电陶瓷与柔性良好的压电聚合物按一定的连通方式、一定的体积或质量比例、一定的空间几何分布进行复合,可以使两种材料优势互补,获得既具有较强压电性又具有良好韧性的综合性能优异的压电复合材料。

压电陶瓷性能参数解析压电陶瓷是一种能够将电能转化为机械动能的材料。

它具有压电效应，即当施加电场时，会在陶瓷晶体中产生机械变形；反之，当施加机械应力时，会在陶瓷晶体中产生电荷积累。

这种特性使得压电陶瓷在传感器、声学器件、电子器件等领域得到广泛应用。

本文将介绍一些常见的压电陶瓷性能参数。

1.压电系数：压电系数是衡量压电材料性能的重要参数，用于描述材料在施加外部压力或电场时的响应情况。

它可分为压电应变系数d和压电电场系数g。

压电应变系数d用于描述压电陶瓷在施加电场时的形变情况，通常以毫米/伏作为单位。

压电电场系数g用于描述压电陶瓷在施加应力时产生的电荷量，通常以库伦/牛作为单位。

2.介电常数：介电常数是衡量材料在电场作用下电荷积累能力的参数。

压电陶瓷的介电常数通常以两个维度进行描述，分别为介电常数的相对静电介电常数（εr）和相对介电常数（εr）。

3.矫顽场和剩余极化：矫顽场是指施加电场或机械应力后，压电陶瓷尚未发生压电效应的最大电场或应力值。

剩余极化是指当外场消除时，材料中保留的极化强度。

这两个参数都能够反映压电陶瓷的稳定性和可逆性。

4.力常数和耦合系数：力常数是描述压电陶瓷的力-位移耦合效应的参数，标志着材料在施加电场时的机械响应程度。

耦合系数是力常数的相对值，是一种无量纲参数，常用于比较不同材料之间的压电性能。

5.介质损耗和压电品质因数：介质损耗是指压电陶瓷在工作频率下由于材料自身的损耗所导致的能量损失。

压电品质因数是衡量压电陶瓷在工作频率下损耗程度的参数，取决于介质损耗和介电常数等因素。

6.工作温度范围：工作温度范围是指压电陶瓷在正常工作条件下可以承受的温度范围。

这是一个重要的参数，因为一些压电材料在高温或低温环境中性能会发生变化。

以上是一些常见的压电陶瓷性能参数。

不同的应用场景对这些参数的需求也有所不同，因此在选用压电陶瓷材料时，需要根据具体的应用需求对这些性能参数进行综合考虑。

压电陶瓷的性能参数对材料的性能和应用特性有着重要的影响，因此对于压电材料的研究和理解是非常重要的。

压电陶瓷压电陶瓷（Piezoelectric ceramics）是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应。

它具有压电效应，能够在外界施加压力或扭转时产生电荷，同时在外加电场下也能产生机械变形。

因此，压电陶瓷广泛应用于传感器、换能器、储能器、振动器等领域。

本文将介绍压电陶瓷的原理、特性以及应用领域。

首先，我们来了解一下压电陶瓷的原理。

压电现象最早是由法国物理学家庞丁（Pierre Curie）和雅克（Jacques Curie）在1880年发现的。

他们发现某些晶体，如石英和长石，在外界施加压力时会产生电荷。

这被称为正压电效应。

而如果在外加电场的作用下，这些晶体会发生机械变形，这被称为反压电效应。

接下来，我们来探讨一下压电陶瓷的特性。

压电陶瓷具有几个主要的特性。

首先，它们具有良好的压电和逆压电效应。

这使得它们成为制造传感器和换能器的理想材料。

其次，压电陶瓷还具有良好的机械强度和稳定性。

它们可以承受高压力和机械应力，并且能够在广泛的温度范围内工作。

此外，压电陶瓷具有较宽的频率范围和较高的输出功率。

这使得它们成为制造振动器和储能器的理想选择。

压电陶瓷具有广泛的应用领域。

其中一个主要应用是在传感器领域。

压电陶瓷可以用于制造压力传感器、加速度传感器、力传感器等。

这些传感器可以广泛应用于自动化、工业控制、医疗设备等领域，实现对压力、加速度、力等参数的测量和监控。

另一个主要应用是在换能器领域。

压电陶瓷可以用于制造超声换能器、声波清洗器、喇叭等。

这些换能器可以将电能转化为机械能，实现声音的放大和传播。

此外，压电陶瓷还可以应用于振动器、储能器、精密电机等领域。

总之，压电陶瓷是一种独特的陶瓷材料，具有压电效应。

它具有压电和逆压电效应、良好的机械强度和稳定性、较宽的频率范围和高输出功率等特性。

压电陶瓷在传感器、换能器、储能器、振动器等领域有广泛的应用。

它们在实际生活中发挥着重要的作用，促进了科技的发展和进步。

希望随着科技的不断发展，压电陶瓷能够在更多领域发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和创新。

压电陶瓷特性分析（一）压电效应压电效应是1880年由居里兄弟在α石英晶体上首先发现的。

它是反映压电晶体的弹性和介电性相互耦合作用的，当压电晶体在外力作用下发生形变时，在它的某些相对应的面上产生异号电荷，这种没有电场作用，只是由于形变产生的现象称为正压电效应。

当压电晶体施加一电场时，不仅产生了极化，同时还产生了形变，这种由电场产生形变的现象称为逆压电效应，逆压电效应的产生是由于压电晶体受到电场作用时，在晶体内部产生了应力，这应力称为压电应力，通过它的作用产生压电应变，实验证明凡是具有正压电效应的晶体，也一定具有逆压电效应，两者一一对应[92]。

任何介质在电场中，由于诱导极化的作用，都会引起介质的形变，这种形变与逆压电效应所产生的形变是有区别的。

电介质可能在外力作用下而引起弹性形变，也可能受外电场的极化作用而产生形变，由于诱导极化作用而产生的形变与外电场的平方成正比，这是电致伸缩效应。

它所产生的形变与外电场的方向无关。

逆压电效应所产生的形变与外电场成正比例关系，而且当电场反向时，形变也发生变化（如原来伸长可变为缩短，或者原来缩短可变为伸长）。

此外，电致伸缩效应在所有的电介质中都具有，不论是非压电晶体还是压电晶体；只是不同结构的电介质晶体的电致伸缩效应的强弱不一样。

而逆压电效应只有在压电晶体中才具有。

能产生压电效应的晶体叫压电晶体。

一类压电晶体是单晶，如石英(SiO2)，酒石酸钾钠(又称洛瑟盐，NaKC4H4O6⋅H2O)，锗酸铋(Bi12GeO20)等。

另一类压电晶体称为压电陶瓷，如钛酸钡(BaTiO3)，锆钛酸铅[Pb(Zr x Ti rx)O3，代号PZT]，日本制成的铌镁锆钛酸铅[Pb(Mg１／３Ｎｂ２／３)O3加入PZT，代号PCM]，中国制成的锑锰锆钛酸铅[Pb(Mn1/2Sb2/3)O3加入PIT代号PMS]等。

电介质的极化压电晶体都是电介质，而且是各向异性电介质，因此压电晶体的介电性质与各向同性电介质的介电性质是不同的。

压电陶瓷材料的主要性能及参数自由介电常数εT33（free permittivity）电介质在应变为零（或常数）时的介电常数，其单位为法拉/米。

相对介电常数εTr3（relative permittivity）介电常数εT33与真空介电常数ε0之比值，εTr3=εT33/ε0，它是一个无因次的物理量。

介质损耗（dielectric loss）电介质在电场作用下，由于电极化弛豫过程和漏导等原因在电介质内所损耗的能量。

损耗角正切tgδ（tangent of loss angle）理想电介质在正弦交变电场作用下流过的电流比电压相位超前90 0，但是在压电陶瓷试样中因有能量损耗，电流超前的相位角ψ小于900，它的余角δ（δ+ψ=900）称为损耗角，它是一个无因次的物理量，人们通常用损耗角正切tgδ来表示介质损耗的大小，它表示了电介质的有功功率（损失功率）P与无功功率Q之比。

即：电学品质因数Qe（electrical quality factor）电学品质因数的值等于试样的损耗角正切值的倒数，用Qe表示，它是一个无因次的物理量。

若用并联等效电路表示交变电场中的压电陶瓷的试样，则 Qe=1/ tgδ=ωCR机械品质因数Qm（mechanical quanlity factor）压电振子在谐振时储存的机械能与在一个周期内损耗的机械能之比称为机械品质因数。

它与振子参数的关系式为：泊松比（poissons ratio）泊松比系指固体在应力作用下的横向相对收缩与纵向相对伸长之比，是一个无因次的物理量，用δ表示：δ= - S 12 /S11串联谐振频率fs（series resonance frequency）压电振子等效电路中串联支路的谐振频率称为串联谐振频率，用f s 表示，即并联谐振频率fp（parallel resonance frequency）压电振子等效电路中并联支路的谐振频率称为并联谐振频率，用f p 表示，即f p =谐振频率fr（resonance frequency）使压电振子的电纳为零的一对频率中较低的一个频率称为谐振频率，用f r 表示。

压电陶瓷报告1.基本概念压电陶瓷由一颗颗小晶粒无规则“镶嵌”而成，如图1所示。

图1 BSPT压电陶瓷样品断面SEM照片每个小晶粒内还具有铁电畴组织，如图所示。

图PZT陶瓷中电畴结构的电子显微镜照片1.1晶胞结构目前应用最广泛的压电陶瓷是钙钛矿（CaTiO3）型结构，如PbTiO3、BaTiO3、KxNa1-xNbO3、Pb(ZrxTi1-x)O3等。

该类材料的化学通式为ABO3。

式中A的电价数为1或2，B的电价为4或5价。

其晶胞（晶格中的结构单元）结构如图所示。

压电陶瓷的晶胞结构随温度的变化是有所变化的。

如下式及图6所示。

PbTiO3（PT ）：四方相 立方相BaTiO3（BT ）：三角相 正交相 四方相 立方相自发极化的产生以BT 材料由立方到四方相转变为例，分析自发极化的产生，如图7所示。

（a ）立方相 （b ）四方相由图可知，立方相时，正负电荷中心重合，不出现电极化；四方相时，因490℃ 120℃ 5℃ -90℃Ti4+沿c轴上移，O2-沿c轴下移，正负电荷中心不重合，出现了平行于c 轴的电极化。

这种电极化不是外加电场产生的，而是晶体内因产生的，所以成为自发极化，其相变温度TC称为居里温度。

1.2压电效应某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。

反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。

其中，如果压力是一种高频震动，产生的就是高频电流。

如果将高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动）。

1.3压电陶瓷具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷，发生正压电效应时，表面电荷的密度与所受的机械应力成正比。

当发生负压电效应时，形变的大小与电场强度成正比。

1.4压电作用机理压电效应首先是在水晶晶体上发现的，现在我们以水晶晶体为模型，说明产生压电效应的物理机理。

当不施以压力时，水晶晶体正、负电荷中心如上图分布，设这时正、负电荷中心重合，整个晶体的总电矩等于零，晶体表面不荷电（不呈压电性）。

介电常数压电陶瓷
介电常数（Dielectric Constant）是衡量材料对电场响应的物理量，通常用ε（epsilon）表示。

介电常数描述了材料在电场中的电极化程度，即材料中电荷的分布情况。

压电陶瓷是一类具有压电效应的陶瓷材料，表现出在施加机械压力或拉伸时会产生电荷分布的特性。

压电陶瓷的介电常数通常在千到数千的范围内，具体数值取决于材料的种类、成分和结构。

压电陶瓷的介电常数对其在压电器件中的应用具有重要影响。

这些器件包括压电传感器、压电换能器（如压电陶瓷马达和压电陶瓷声波器件等）等。

压电陶瓷的一些特性包括：
1.压电效应：当施加机械应力时，压电陶瓷会发生形变，产生电
荷分布，从而在材料的表面上生成电压。

2.介电常数：压电陶瓷具有较高的介电常数，这有助于提高其电
极化效应。

3.机械刚性：压电陶瓷通常具有相对较高的机械刚性，这对于许
多应用是重要的。

4.耐磨性：一些特殊的压电陶瓷材料具有较好的耐磨性，适用于
一些特殊环境和应用。

在设计压电器件时，了解压电陶瓷的介电常数对于确定设备性能和性质是至关重要的。

这涉及到材料的选择、电极配置和应力分布等方面的工程问题。

压电陶瓷材料的热性能研究近年来，随着科技的不断发展和进步，压电陶瓷材料在多个领域得到广泛应用，如声波发射、颤振陶瓷转子、微波设备等。

其中，压电陶瓷材料的热性能研究至关重要。

本文将就压电陶瓷材料的热性能进行探讨。

一、热传导特性热传导特性是压电陶瓷材料的重要性能之一。

通过热传导实验，可以研究材料的热导率和热传导模型等。

热传导率是衡量材料传导热的能力指标，它与材料的晶体结构、密度以及热处理等因素密切相关。

研究发现，对于不同的压电陶瓷材料，其热传导率会有所差异。

因此，在实际应用中需要针对具体材料进行热传导特性的研究和分析，以确保所选用的材料能够满足所需热传导的要求。

二、热膨胀性能热膨胀性能是指材料在温度变化下的体积变化能力。

对于压电陶瓷材料来说，热膨胀性能的控制与材料的应变特性以及衰减特性有关。

研究表明，压电陶瓷材料的热膨胀系数与温度呈非线性关系，随着温度的变化，其热膨胀系数也会发生变化。

因此，在设计压电陶瓷材料时需考虑其热膨胀性能，以确保在不同温度条件下材料的可靠性和稳定性。

三、热稳定性热稳定性是指材料在高温环境下的稳定性能。

对于压电陶瓷材料来说，高温环境下的稳定性对其在实际应用中的可靠性至关重要。

研究发现，压电陶瓷材料的热稳定性与材料的晶体结构、晶粒尺寸以及材料的制备工艺等因素有关。

研究人员通过改变材料的化学成分、添加稳定剂等方式，提高了压电陶瓷材料的热稳定性。

因此，研究压电陶瓷材料的热稳定性，有助于提高其在高温环境下的应用性能。

四、热耐久性热耐久性是指材料在长时间高温环境下的稳定性能。

压电陶瓷材料在实际应用中往往需要长时间地承受高温条件，因此其耐久性成为研究的热点之一。

研究表明，环境中的温度、湿度以及应力等因素对压电陶瓷材料的热耐久性有重要影响。

通过控制这些因素，可以提高压电陶瓷材料的热耐久性。

此外，研究发现，压电陶瓷材料的热耐久性与其微结构和晶体取向等因素也有密切关系。

因此，对压电陶瓷材料的热耐久性进行深入研究，有助于延长其在实际应用中的寿命。

多层压电陶瓷片多层压电陶瓷片是一种压电材料，广泛应用于传感器、换能器、滤波器等电子元器件和设备中。

它具有优异的压电性能，可将机械振动或应力转换为电信号，也可通过施加电场来引起机械变形。

以下是对多层压电陶瓷片的一些详细介绍：1. 压电效应和原理：压电效应是指某些材料在受到机械振动或应力时，会产生电荷分离现象，从而在材料上引起电场。

压电陶瓷片是一种能够表现压电效应的材料。

其压电效应的原理是通过压电陶瓷内部的微观结构，当外力作用于陶瓷片时，会引起晶格的畸变，从而使内部正负电荷分离，产生电势差，形成电场。

2. 多层结构设计：多层压电陶瓷片的设计采用了多层堆积的结构，每一层都是由压电陶瓷材料组成。

这种多层结构的设计有助于增加有效的压电系数，提高能量转换效率。

多层结构还可以提高陶瓷片的机械强度和稳定性。

3. 压电陶瓷的材料特性：多层压电陶瓷片通常由氧化铅、氧化锆等陶瓷材料制成。

这些材料具有良好的压电性能、机械强度和稳定性。

在设计中，陶瓷的晶体结构、烧结工艺等因素都会对其性能产生影响。

4. 应用领域：多层压电陶瓷片在电子领域有广泛的应用。

其中一项主要应用是在压电传感器中，用于测量压力、力、振动等物理量。

此外，它还用于制造压电换能器，将电能和机械能进行高效转换，例如压电陶瓷的应用于超声波发生器、超声波传感器等领域。

5. 压电陶瓷的优势：•高灵敏性：压电陶瓷对机械振动或应力具有高度敏感性，能够实现精确的测量和传感。

•广泛频率响应：压电陶瓷在频率响应上表现出色，适用于多种频率范围内的应用，尤其在超声波领域有广泛应用。

•稳定性：多层压电陶瓷片通过多层结构的设计，提高了其机械强度和稳定性，使其更适用于不同的环境条件。

•可定制性：压电陶瓷片的制备过程具有一定的可定制性，可以根据不同应用的需求进行设计和制造，满足特定工程要求。

6. 技术挑战和发展趋势：•纳米技术应用：近年来，纳米技术的发展为压电陶瓷的性能提升提供了新的可能。

压电陶瓷的工作原理及应用1. 压电陶瓷的概述压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应和逆压电效应。

在外力的作用下，压电陶瓷可以产生电荷分布的变化，从而产生电场；反之，当施加电场时，压电陶瓷也可以发生形变。

因此，压电陶瓷被广泛应用于压力传感、振动传感、声音放大等领域。

2. 压电陶瓷的工作原理压电效应是压电陶瓷的核心工作原理。

当外界施加压力或力对压电陶瓷施加变形时，会使陶瓷内部的晶体结构发生畸变，同时会引起电极上的电荷分布发生变化，导致产生电场。

反之，施加电场时，也会引起压电陶瓷的形变。

3. 压电陶瓷的应用领域3.1 压力传感•压电陶瓷可以将压力转化为电信号，常用于压力传感器。

通过测量压电陶瓷上的电荷变化，可以精确地测量压力的大小，广泛应用于工业、医疗、航空等领域。

3.2 振动传感•压电陶瓷具有较高的频率响应和灵敏度，可以将振动转化为电信号，常被应用于振动传感器。

通过对振动信号的监测和分析，可以实现故障诊断、结构健康监测等应用。

3.3 声音放大•压电陶瓷在声音放大器中起到了关键作用。

在压电陶瓷应用于扬声器时，施加电场可以使压电陶瓷发生形变，产生声音。

此外，将声音转化为电信号，再通过压电陶瓷放大的方式，可以实现音频放大的效果。

3.4 压电陶瓷驱动器•压电陶瓷驱动器是一种将电能转化为机械能的装置。

通过施加电场，将电能转化为压电陶瓷的形变，从而驱动其他机械设备的工作。

压电陶瓷驱动器在精密控制、精密位置传动等领域具有重要应用。

3.5 医疗领域•压电陶瓷在医疗领域中也有广泛应用。

例如，压电陶瓷可以应用于超声波探头中，将电信号转化为机械振动，实现超声波检测；还可以用于体外震波碎石设备中，将电信号转化为压力波，破碎体内结石等。

4. 压电陶瓷的优势和挑战4.1 优势•高灵敏度：压电陶瓷具有较高的灵敏度，可以将微小的压力、振动等转化为电信号。

•宽频带：压电陶瓷具有宽频带特性，可以应对不同频率范围的工作要求。

•高稳定性：压电陶瓷具有较高的稳定性，长期稳定工作不易受到环境因素的影响。

压电陶瓷介电常数介绍压电陶瓷是一种特殊的材料，它具有压电效应和介电效应。

其中，压电效应是指在外加压力作用下产生电荷，而介电效应则是指在外加电场作用下发生形变。

这两种效应使得压电陶瓷可以广泛应用于声学、振动、传感器等领域中。

其中，介电常数是描述材料对外界电场响应能力的物理量之一。

本文将详细介绍压电陶瓷的介电常数及其相关知识。

一、什么是介电常数1.1 定义介电常数（Dielectric Constant）也叫相对介电常数或相对静电容量，是指某种物质在外加相同大小的交变或直流场作用下所具有的储存能量与真空中储存同样大小的能量之比。

通俗地说，就是描述物质对于外界电场响应能力的物理量。

1.2 物理意义介电常数越大，则材料对于外界的干扰越小。

例如，在微波通信领域中，由于大气层和建筑物等障碍物会造成信号衰减和反射等问题，因此需要使用高介电常数的材料来增强信号穿透能力。

1.3 计算公式介电常数的计算公式为：εr = C/C0其中，C为物质的电容量，C0为真空中同样大小的电容量。

εr为相对介电常数。

二、压电陶瓷介电常数2.1 压电陶瓷的特性压电陶瓷是一种具有压电效应和介电效应的特殊材料。

它在外加压力作用下可以产生极化，从而产生电荷；同时，在外加电场作用下也可以发生形变。

2.2 压电陶瓷的应用由于其具有良好的压电和介电性能，因此压电陶瓷被广泛应用于声学、振动、传感器等领域中。

例如，在声波发射和接收领域中，压电陶瓷可以将机械振动转化为相应的电信号或将外界的声波转换为机械振动；在超声波成像领域中，压电陶瓷可以通过控制其形变来调节超声波传播路径和聚焦点等。

2.3 压电陶瓷介电常数的影响因素压电陶瓷介电常数的大小受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：2.3.1 粒子大小压电陶瓷的粒子大小对于其介电常数有很大的影响。

通常情况下，粒子越小，则表面积越大，相应地介电常数也会增加。

2.3.2 结晶度结晶度是指材料内部结构的有序程度。

铋层状结构化合物中许多具有铁电性,如Bi4Ti3O12、Sr2Bi4Ti4O15、(Na0.5Bi0.5)Bi4Ti4O15、Bi3TiNbO9、Bi2WO6等,这类铁电压电陶瓷具有下列特点：1.介电常数(ε)低(127～154),自发极化强,居里温度高(T C>500℃)，机械品质因数Q m高(2000～7200),矫顽场高。

因此,可用于制作高温高频和超声技术领域器件的压电材料；介电损耗低,厚度振动的机电耦合系数k t较小,故可用于高频窄带滤波器；压电性能稳定、谐振频率的时间和温度稳定性好,这一特点适合用于制作高温能量转换领域的器件。

这一大体系是一类适合在高温场合下器件应用的压电陶瓷材料,是最具有开发应用前景的无铅压电陶瓷体系之一。

2.这类陶瓷具有居里温度(T C)高(>500℃)，机电耦合系数各向异性明显,机械品质因数(Q m)高(2000～7200),老化特性好,电阻率高,介电击穿强度大等特征,适合于制作高温、高频工作条件下的压电元器件。

3.介电常数低、自发极化强(如Bi4Ti3O12的自发极化强度约为50μC/cm2)、居里温度高、压电性能和介电性能各向异性大、电阻率高、老化率低、谐振频率的时间和温度稳定性好、机械品质因数较高和易烧结等。

因此,铋层状结构压电陶瓷在滤波器、能量转换及高温、高频领域有广泛的应用前景。

但铋层状结构压电陶瓷明显的缺点是压电活性低,矫顽场高4.低的介电常数、高居里温度、机电耦合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率、大的介电击穿强度、低烧结温度，然而这类陶瓷有两个缺点：一是压电活性低, 这是陶瓷应用的致命弱点，也是研究的难点和热点，这是由于晶体结构特性决定其自发极化转向受二维限制所致；二是Ec 不高，不利于极化，应用在陶瓷显示器中铁电发射性能就差，这通常可通过高温极化来提高Ec。

5.由于秘层状结构材料具有很多优越的性能,例如低介电常数、高居里温度、机电藕合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率、高的介电击穿强度、低烧结温度等引起了人们广泛的关注。

压电陶瓷扬声器的技术原理概述及解释说明1. 引言1.1 概述压电陶瓷扬声器是一种利用压电效应将电能转换为声音能量的装置。

它通过施加电场或机械力来改变陶瓷材料的形状，从而使其产生声波。

该技术具有许多优点，例如高效率、宽频响范围和低失真等，因此在各个领域得到了广泛的应用。

1.2 文章结构本文将首先介绍压电效应的基本原理和压电陶瓷材料的特点，然后详细阐述压电陶瓷扬声器的工作原理。

接下来，我们将探讨扬声器的组成部分，包括振膜和压电片以及驱动系统等重要组件。

随后，我们将探讨压电陶瓷扬声器在不同领域的应用情况，并列举消费类电子产品、工业设备和医疗器械等常见应用领域。

最后，在结论部分，我们将总结技术原理并对其优势与局限性进行分析，并展望未来该技术发展的趋势。

1.3 目的本文旨在提供关于压电陶瓷扬声器技术原理的全面概述和解释说明，帮助读者了解该技术的基本原理、工作方式以及应用领域。

通过阅读本文，读者将能够深入了解压电陶瓷扬声器的技术特点，并对其在各个领域中的实际应用有更清晰的认识。

2. 压电陶瓷扬声器的技术原理：2.1 压电效应简介压电效应是指某些材料在受到外力作用时会发生形变，并产生电荷分布不平衡，从而产生了极化现象。

这种材料被称为压电材料。

压电效应具有正向和逆向两种形式，其中正向压电效应指的是当施加力或压力时，压电材料会在其晶格结构中形成一个由电离子组成的微小偏移。

逆向压电效应则是指当在压电材料上施加外部电场时，使得该材料发生形变。

2.2 压电陶瓷材料特点压电陶瓷是一种常用的压电材料，具有以下几个特点：- 高度机械耦合性：压电陶瓷能将输入的机械能转换为声波能量，并实现优秀的机械信号与声学信号之间的转换。

- 宽频响特性：对于不同频率的输入信号，压电陶瓷扬声器都能展现出良好的传递特性。

- 高精密控制：通过改变驱动电压的大小和频率，可以实现对压电陶瓷的精密控制，从而达到对声波的精确生成。

- 轻薄便携：相比传统扬声器，压电陶瓷扬声器具有更轻薄便携的特点，适用于各种场景和产品设计需求。