压电高分子材料

压电材料的研究和应用现状一、概述压电材料是一类具有压电效应的特殊功能材料，它们能够将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。

自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料在科学研究和工业应用中就占据了重要地位。

随着科技的飞速发展，压电材料的研究和应用已经深入到众多领域，如传感器、换能器、振动控制、声波探测、生物医学等。

在压电材料的研究方面，科研人员一直致力于探索新型压电材料，优化其性能，拓宽其应用范围。

目前，压电材料的研究重点主要集中在压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等领域。

这些新型压电材料在压电常数、介电常数、机械品质因数等关键指标上不断取得突破，为压电材料的应用提供了更多可能性。

在应用方面，压电材料在传感器和换能器领域的应用尤为广泛。

例如，压电传感器可用于检测压力、加速度、振动等物理量，广泛应用于工业自动化、航空航天、环境监测等领域。

压电换能器则可用于声波的发射和接收，广泛应用于声呐、超声检测、通信等领域。

压电材料在振动控制、声波探测、生物医学等领域也展现出广阔的应用前景。

压电材料作为一种重要的功能材料，在科学研究和工业应用中发挥着不可替代的作用。

随着科学技术的不断进步，压电材料的研究和应用必将迎来更加广阔的天地。

1. 压电材料的定义与特性压电材料是一种特殊的功能材料，具有将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的能力。

这类材料在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差，这种现象称为“压电效应”。

反之，当压电材料置于电场中时，材料会发生形变，这种现象称为“逆压电效应”。

压电材料的这种特性使得它们在许多领域都有广泛的应用，如传感器、换能器、振动控制等。

压电材料的特性主要包括压电常数、介电常数、机械品质因数等。

压电常数反映了材料的压电效应强弱，是衡量压电材料性能的重要指标。

介电常数则描述了材料在电场作用下的电荷存储能力。

机械品质因数则反映了材料在振动过程中的能量损耗情况。

电子材料压电材料一、压电材料定义压电材料是一类具有特殊物理性质的材料，能够将机械压力转化为电荷信号或者将电场转化为机械运动。

这种材料的压电效应来源于晶格结构的非对称性，当外力作用于压电材料上时，会导致其中的电荷分布不均匀，产生电势差，从而产生电荷信号。

相反，当施加电场时，材料内部的电荷分布也会发生改变，从而引起机械运动，这就是逆压电效应。

、压电材料类型1、晶体类压电材料：如石英等，它们具有优异的压电性能，但成本较高。

2、陶瓷类压电材料：如铅酸钡、钛酸钡等，它们是应用最广泛的压电材料之一，具有良好的压电性能和较低的成本。

3、高分子类压电材料：如聚乙烯二醇、聚偏氟乙烯等，这些材料具有良好的柔韧性和可塑性，适用于一些特殊应用场合。

4、单晶类压电材料：如压电单晶铁酸锆、压电单晶铁酸钛等，这些材料具有极高的压电性能，适用于一些高端应用领域。

5、复合类压电材料：如压电陶瓷-高分子复合材料等，这些材料综合了多种材料的优点，具有比较优异的压电性能和机械性能，适用于一些特殊的应用场合。

三、压电材料原理压电材料的原理是基于晶体结构的非对称性，当施加外力或电场时，晶体结构会发生形变，导致其中的正负电荷分布不均，从而产生电势差。

这种现象被称为直接压电效应。

具体来说，压电材料的晶体结构可以被看作是由正负离子交替排列而成的极化晶体。

当施加外力（如压力、挤压、弯曲等）时，晶体结构会发生畸变，导致其中的正负离子分布不均，从而产生电势差。

这个电势差就是压电材料产生的电信号。

逆压电效应与直接压电效应相反，即当施加电场时，压电材料内部的电荷分布也会发生改变，从而引起机械运动。

四、压电材料应用1、传感器：压电材料可以将机械压力转化为电信号，因此常被用作传感器的敏感元件。

例如，压电材料可以用于测量压力、重量、应力、振动等物理量。

2、声波器件：压电材料的逆压电效应可以将电信号转化为机械振动，因此可以制成各种声波器件，如扬声器、麦克风、声波传感器等。

压电材料及其应用学院：材料学院专业：材料科学与工程系班级：1019001姓名：***学号：**********压电材料及其应用李耘飞材料科学与工程1101900118一、压电材料的定义压电材料是指可以将压强、振动等应力应变迅速转变为电信号,或将电信号转变为形变、振动等信号的机电耦合的功能材料。

当你在点燃煤气灶或热水器时,就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。

生产厂家在这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压,进而将电能引向燃气的出口放电。

于是，燃气就被电火花点燃了。

压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。

压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压,则产生机械应力（称为逆压电效应）。

如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。

而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），这就是我们平常所说的超声波信号。

也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。

例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

二、压电材料的主要特性包括：（1）机电转换性能：应具有较大的压电系数；（2）机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械刚度大，以期获得宽的线性范围和高的固有频率；（3）电性能：应具有高的电阻率和大的介电常数，以减小电荷泄漏并获得良好的低频特性（4）温度和湿度的稳定性要好。

具有较高的居里点，以得到宽的工作温度范围（5）时间稳定性：其电压特性应不随时间而蜕变。

压电材料的主要特性参数有：(1) 压电常数、(2) 弹性常数、 (3) 介电常数、(4) 机电耦合系数、(5) 电阻、 (6) 居里点。

功能高分子材料近30年来，高分子化学与高分子材料工业发展迅猛，功能高分子材料也得到了蓬勃发展。

所谓功能小是指这类高分子除了机械特性外，另有其他功能。

例如：光、电、磁性能，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等，这些都与高分子材料中具有特殊结构的官能团密切相关。

功能高分子的独特性使其在诸多领域得到了广泛应用，并具有巨大的发展潜力，引起了人们广泛注意。

一、功能高分子材料简介功能高分子是60年代末迅速发展起来的新型高分子材料。

功能高分子的内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料，必将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。

1、功能高分子材料的定义对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料称为功能高分子材料，通常也可简称为功能高分子，有时也称为精细高分子或特种高分子(包括高性能高分子) 【1】。

2、功能高分子材料的分类功能高分子材料分为两类：一类是在原来高分子材料的基础上，使其成为具有更高性能和功能的高分子材料，另一类是具有新型功能的高分子。

二、功能高分子材料发展现状1、具有光、电、磁功能的高分子材料（1）光功能高分子材料所谓光功能材料就是指在外场如力、声、热、电、磁、光等场的作用下, 其光学性质会发生改变的材料。

主要包括磁光、声光、电光、压光及激光材料。

有人说21世纪将是人类的信息社会。

实际上传递、记录、储存信息的媒介和实体大多是光功能材料。

因此, 可以说光功能材料是21世纪的材料, 它将改变整个信息社会。

【2】第一，光导纤维目前以20 的年增长率迅速发展，今后的发展重点是开发低光损耗、长距离光传输的光纤制品；第二，光导高分子在光照时能引起电阻率的明显下降，已取代硒鼓，成为复印机、激光打印中的关键材料；第三，功能高分子在太阳能转换中的应用是当前国际上的研究热点，研究方向包括光热转换、光化学转换和光电转换三个方面。

（2）电功能高分子材料电功能高分子材料包括：导电、压电、超导材料，可用于输电、电池、IC电路、精密机器、武器制造等尖端技术领域“。