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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划压电材料应用压电材料：受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。打火机的火花即运用此技术半导体材料：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在1010欧姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。能源材料：广义的说，凡是能源工业及能源技术所需的材料都可
2、称为能源材料。但在新材料领域，能源材料往往指那些正在发展的、可能支持建立新能源系统满足各种新能源及节能技术的特殊要求的材料。能源材料的分类在国际上尚未见有明确的规定，可以按材料种类来分，也可以按使用用途来分。大体上可分为燃料、能源结构材料、能源功能材料等几大类。按其使用目又可以把能源材料分成能源工业材料、新能源材料、节能材料、储能材料等大类。为叙述方便也经常使用混合的分类方法。目前比较重要的新能源材料有：裂变反应堆材料，如铀、钚等核燃料、反应堆结构材料、慢化剂、冷却剂及控制棒材料等。聚变堆材料：包括热核聚变燃料、第一壁材料、氚增值剂、结构材料等。高能推进剂：包括液体推进剂、固体推进剂。燃料电池
3、材料：如电池电极材料、电解质等。氢能源材料：主要是固体储氢材料及其应用技术。超导材料：传统超导材料、高温超导材料及在节能、储能方面的应用技术。太阳能电池材料。其它新能源材料：如风能、地热、磁流体发电技术中所需的材料。传感材料：可以代替人的感觉视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉的器件材料。对于视觉有光传感器,对于听觉有声传感器,对于嗅觉有气体传感器,对于触觉有温度传感器或声压力传感器。对于“味觉传感器”的研究较晚。能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其
4、他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。光刻胶；又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种
5、性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。压电材料的物理特性及应用压电材料是一类具有压电物理特性的电介质，被制成转换元件广泛应用于压电式传感器上。压电效应表现为当某些电介质在一定方向上受到外力的作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应；相反，当在电介质的极化方向上施加交变电场，这些电介质也会发生机械变形，电场去掉后，电介质的机械变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。正压电效应是把机械能转换为电能
6、，逆压电效应是把电能转换为机械能。自然界中天然形成的石英晶体、人工制造的压电陶瓷和有机高分子材料都是压电效应比较明显的压电材料，其应用也很广泛。一、石英晶体的压电特性及其应用石英晶体俗称水晶，成分是二氧化硅，它是一个正六面体，有三个坐标轴，Z轴是晶体的对称轴，称为光轴，在这个方向上没有电压效应；X轴称为电轴，垂直于X轴晶面上的电压效应最明显；Y轴称为机械轴，在电场力的作用下沿此轴方向的形变最显著。用水晶制作压电石英薄片，在交变电场中，这种薄片的振动频率稳定不变，因此被广泛应用于无线电技术中，用来控制频率。彩色电视机等许多电器设备中都有用压电晶片制作的滤波器，以保证图像和声音的清晰度。装有压电晶
7、体元件的仪器可以测试蒸汽机、内燃机及各种化工设备中压力的变化，测量管道中流体的压力。压电晶体还被广泛应用于声音的再现、记录和传送。压电式加速度传感器是一种测试加速度的装置，主要由两块压电晶片、质量块、弹簧和基座构成。测量时，传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受到质量块惯性力的作用。根据牛顿第二定律，此惯性力是加速度的函数，即：Fma。这样，质量块就有一正比于加速度的应变力作用在压电晶片上，在压电晶片的两个表面上就产生交变电荷，输出电量由传感器输出端引出，可以根据输出电荷测试出试件的加速度。如果在放大器中加进适当的积分电路，也可以测试试件的振动速度或位移。二、压电陶瓷的物理特性及其应用压
8、电陶瓷是一种人工制造的多晶体的压电材料，属于铁电体类，具有类似磁畴的电磁结构。内部具有许多自发极化的电畴，在无外加电场时，各个电畴杂乱排布，极化强度相抵为零，没有压电特性；加外加电场时，电畴极化沿电场方向有序排列，当外加电场大到使极化饱和时，即所有的电畴都极化时，即使去掉外电场，电畴的极化方向也不变，剩余的极度强度也很大，这是压电陶瓷才具有的压电特性。压电材料的应用专业：材料科学与工程学号：班级：姓名：金祖儿摘要：本文阐述了各种新型压电材料的性能和各种特性的应用。从压电材料的压电效应入手,介绍了压电材料的分类及结构组成。针对不同压电材料在生产实践中的应用情况,综述了近年来压电材料的研究现状,并
9、系统介绍了压电材料在各个领域的应用和发展。关键词:压电材料压电效应压电陶瓷材料压电复合材料高居里温度压电陶瓷制备技术;研究现状;应用压电材料的应用遍及当今社会日常生活的每个角落，人们几乎每天都有可能涉及到压电材料的应用。香烟、煤气灶、热水器、汽车发动机等的点火要用到压电点火器；电子手表、声控门、报警器、儿童玩具、电话要用压电谐振器、蜂鸣器；银行、商店、超净厂房和安全保密场所的管理以及侦察、破案等场合，要用到能验证每个人笔迹和声音特征的压电传感器；家用电气产品如电视机要用到压电陶瓷滤波器、压电SAW滤波器、压电变压器，甚至压电风扇；收录机要用压电微音器、压电扬声器；照相机和录像机要用到压电马达等
10、等。压电器件不仅在工业和民用产品上用途广泛，在军事上也同样获得了大量应用。雷达、军用通讯和导航设备等方面都需要大量的压电陶瓷滤波器和压电SAW滤波器。压电材料还可以应用于结构缺陷的识别、柔性结构振动的控制以及医学上的免疫检测、人工耳蜗等。压电材料是一类具有压电物理特性的电介质，被制成转换元件广泛应用于压电式传感器上。压电效应表现为当某些电介质在一定方向上受到外力的作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应；相反
11、，当在电介质的极化方向上施加交变电场，这些电介质也会发生机械变形，电场去掉后，电介质的机械变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。正压电效应是把机械能转换为电能，逆压电效应是把电能转换为机械能。1880年居里兄弟发现了压电效应，从而开创了压电学的历史。但是压电材料真正获得广泛的应用还是在1955年发现压电陶瓷之后。压电器件最早采用的材料是石英晶体，接着是BaTiO3、PbO3等压电陶瓷以及铌酸锂、钽酸锂和氧化锌等压电晶体。性能优良的压电材料将成为本世纪重要的新材料。目前压电材料主要研究热点集中在弛豫型单晶、多元体系复合材料以及高居里温度压电材料，细晶粒压电陶瓷，无铅压电陶瓷材料等。(一)压电陶瓷
12、20世纪40年代发现了BaTiO3压电陶瓷,并于1947年制成器件,这对压电材料的发展具有重要的意义6。50年代初出现了钛锆酸铅系(PZT),其性能远远优于BaTiO3,后来又出现了PLZT透明铁电陶瓷。压电陶瓷大多是ABO3型化合物(结构如下图)或几种ABO3型化合物的固溶体,应用最广泛的压电陶瓷是钛酸钡系和锆酸铅系(PZT)陶瓷。钛酸钡陶瓷(BaTiO3)的晶体属于钙钛矿型(CaTiO3)结构,其中氧形成氧八面体,钛原子位于氧八面体的中心,钡则处于8个八面体的间隙。在室温下BaTiO3是属于四方晶系;当温度升高到120e以上,四方相转变为立方相,属于顺电相;在0e附近四方相转变为正交晶系。
13、BaTiO3具有较好的压电性,它是在锆钛酸铅陶瓷出现前最为广泛使用的压电材料。但因其居里点不高(120e)而只能在有限的温度范围内工作。另外在常温下其介电性和压电性也不稳定,在第二相变点(0e),当相变时其介电性和压电性有显著的改变等缺点。为了改善这一状况,往往在BaTiO3中加入第二相。最常加入的是CaTiO3和PbTiO3。加入CaTiO3不能改变高居里点,但是可以大大降低第二相变温度,加入量一般在8%mol以内,过多会使压电性能降低。加入PbTiO3能提高居里点,同时降低第二相变点,加入量一般在8%mol以内,过多同样使压电性能变差。因此就出现了以BaTiO3为基础的BaTiO3-CaT
14、iO3系和BaTiO3-PbTiO3系陶瓷等。(二)压电聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)PVDF:(CH2CF2)n形成链状化合物,n(10000)为聚合度。从结构分析得知这种材料中晶相和非晶相的体积各约占50%。PVDF有A、B、C和D4种常见的晶型。铁电相只存在于B相中。(三)奇数尼龙尼龙11、尼龙9、尼龙7和尼龙5都是由X一氨基酸与偶数基团(-CH2)2n形成的聚酰胺。其铁电性源于酰胺基团的电偶极矩,自熔体淬火并经拉伸后就发生与膜面垂直的自发极化。其压电常量比PVDF低,但在室温到150e的范围内,压电常量(如d31,g31)将随温度升高而大幅度增大。P(VDF一TrFE)共聚物P(VDF)
15、TrFE)共聚物是偏氟乙烯(VDF)和三氟乙烯(TrFE)的共聚物,可以看作是PVDF中的VDF单体部分被TrFE单体取代所形成。其铁电性也是源于B相的PVDF,这种材料更适用于医用超声换能器或压力传感器。(四)新型压电单晶近年来,对新的压电晶体弛豫型铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅(1-x)Pb(Mgl/3Nb2/3)O3-XPbTiO3,弛豫铁电体(1-x)Pb(B1B2)O3-xPbTiO3(B1=Mg,Zn,Ni,Fe,Sc,In;B2=Nb,Ta,W)是具有复合钙钛矿结构的赝二元固溶体,随着PbTiO3(简称PT)含量的增加,发生成分诱导的结构相变。20世纪八十年代初,J.Kuwata等11
16、用助熔剂法生长出了能用于压电性能表征的PZN-PT单晶,其压电性能已经远远高于PZT系压电陶瓷。(五)压电复合材料压电复合材料是由两相或多相材料复合而成的,通常见到的是由压电陶瓷(例如PZT,PbTiO3)和聚合物(例如聚(转载于:写论文网:压电材料应用)偏氟乙烯或环氧树脂)组成的两相复合材料。这种材料兼有压电陶瓷和聚合材料的优点,与传统的压电陶瓷(或与压电单晶)相比,它具有更好的柔顺性和机械加工性能,克服了易碎和不易加工的缺点,且密度Q小,声速v低(声阻抗力Qv小),易与空气、水及生物组织实现声阻抗匹配。与聚合物压电材料相比,它具有较高的压电常数和机电耦合系数,因此灵敏度很高。压电复合材料还具有单相材
